[發明專利]增量式平移平均化方法、系統、設備

有效

• 申請號: 202110992939.0
• 申請日: 2021-08-27
• 公開（公告）號: CN113436230B
• 公開（公告）日: 2021-11-19
• 發明（設計）人: 高翔;李夢晗;馬孝冬;解則曉
• 申請（專利權）人: 中國海洋大學
• 主分類號: G06T7/246
• 分類號: G06T7/246;G06T7/73;G06T7/80
• 代理公司: 北京市恒有知識產權代理事務所(普通合伙) 11576
• 代理人: 郭文浩;尹文會

1.一種增量式平移平均化方法，應用于全局式從運動恢復結構中相機絕對位置的求解，其特征在于，該方法包括以下步驟：

步驟S100，獲取多幀圖像，進行兩兩圖像之間的特征匹配，根據外極幾何關系構造外極幾何圖，進而計算匹配圖像對之間的相對旋轉和相對平移；其中，為頂點集合，表示場景中拍攝圖像的相機集合，為邊集合，表示拍攝不同圖像的相機兩兩之間的外極幾何邊的集合，包含了相機之間的運動信息；

步驟S200，選取所述外極幾何圖中特征匹配數量最多的前條邊構成的相機四元組，構建四元組集合，并計算在局部坐標系下所述四元組集合的各相機四元組中的每一個相機的絕對位置；結合各相機的絕對位置，計算所述四元組集合中的各相機四元組的選取代價，并將選取代價最大的相機四元組對應的視圖作為初始種子視圖；

步驟S300，基于所述初始種子視圖對應的頂點構建已估計絕對位置的頂點集合，作為第一頂點集合，將所述外極幾何圖中未估計絕對位置的頂點集合，作為第二頂點集合；選取第二頂點集合中與第一頂點集合中所有頂點連接邊數最多的前個頂點，構建第三頂點集合；

步驟S400，將所述第三頂點集合中的每個頂點與所述第一頂點集合中的頂點組成相機三元組，并通過線性三焦張量求解法計算所述第三頂點集合中各頂點的絕對位置；根據求得的絕對位置計算各頂點的選取代價，并將選取代價最大的頂點對應的視圖作為下一最優視圖；

步驟S500，固定第一頂點集合中已估計的相機絕對位置，僅對最新估計的下一最優視圖對應頂點的絕對位置進行加權局部優化；完成加權局部優化后，判斷當前已估計絕對位置的頂點數量的增長比率，若該比率大于設定閾值，則對當前所有已估計的絕對位置進行加權全局優化；

所述加權局部優化為：對選取的下一最優視圖對應頂點的絕對位置，結合第一頂點集合中的絕對位置和第一邊集合中各邊連接的兩個頂點之間測量得到的相對位置，計算各邊對應的相對位置誤差，作為第一誤差；若第一誤差小于設定誤差閾值，則將對應的邊作為內值邊，進而基于范數對選取的下一最優視圖對應頂點的絕對位置進行加權局部優化；所述第一邊集合為第一頂點集合與選取的下一最優視圖對應頂點之間外極幾何邊的集合；

所述加權全局優化為：對所有已估計絕對位置的頂點，結合各頂點的絕對位置和兩兩之間測量得到的相對位置，計算各外極幾何邊對應的相對位置誤差，作為第二誤差；若第二誤差小于設定誤差閾值，則將對應的邊作為內值邊，進而基于范數對所有已估計絕對位置的頂點的絕對位置進行加權全局優化；

加權全局優化完成后，進一步通過所述加權全局優化方法對所有已估計絕對位置的頂點進行重平移平均化；

步驟S600，完成所有絕對位置的估計后，輸出對所有可估計頂點進行加權全局優化和重平移平均化后的絕對位置，作為各相機絕對位置的最終估計結果。

2.根據權利要求1所述的增量式平移平均化方法，其特征在于，計算在局部坐標系下所述四元組集合的各相機四元組中的每一個相機的絕對位置，其方法為：

其中，分別表示在局部坐標系下相機經優化后的絕對位置，表示平方弦距離，為相對平移變換到全局坐標系下的表示，表示中的任一條邊，表示四元組集合的任意一個相機四元組，、表示相機的初始絕對位置。

3.根據權利要求2所述的增量式平移平均化方法，其特征在于，計算所述四元組集合中的各相機四元組的選取代價，其方法為：

其中，表示相機四元組的選取代價，表示相機四元組中每條外極幾何邊對應的權重。

4.根據權利要求1所述的增量式平移平均化方法，其特征在于，根據求得的絕對位置計算各頂點的選取代價，其方法為：

其中，表示下一最優視圖選擇中各頂點的選取代價，為中的一條邊，為第三頂點集合中頂點與第一頂點集合中各頂點之間的外極幾何邊的集合，表示邊對應兩頂點間的相對位置，表示第一頂點集合中頂點當前的絕對位置估計值，表示每條外極幾何邊對應的權重。