一种基于双三视张量的立体视觉快速导航定位方法

摘要

本发明属于视觉导航定位技术领域，公开了一种基于双三视张量的立体视觉快速导航定位方法。该方法利用运动前后立体相机四幅图像的特征点图像坐标建立双三视张量运动约束对3D-3D位姿估计方法的初始运动参数进行优化，参数优化精确高。该方法采用ICCV2011提出的BRISK特征作为跟踪匹配的特征，该特征计算速度快，定位精度高，鲁棒性。立体匹配和前后帧匹配都采用局部描述符U-BRISK，该描述符计算速度快。由于U-BRISK描述符为二进制比特串，所以匹配速度也很快。立体匹配和前后帧匹配都采用U-BRISK描述符进行匹配，鲁棒性和定位的精确度都很高。

主权项

一种基于双三视张量的立体视觉快速导航定位方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一、提取立体相机视频流当前帧左、右图像的BRISK 特征点和各BRISK 特征点对应图像位置的U‑BRISK 描述符；步骤二、对当前帧左、右图像的BRISK 特征点集进行一一匹配，得到当前帧左、右图像BRISK 特征点匹配对，并得到当前帧左、右图像BRISK 特征点匹配对的3D 坐标；步骤三、对当前帧左、右图像和前一帧左、右图像的BRISK 特征点集进行一一匹配，并联合步骤二得到前后帧立体图像特征匹配点集；步骤四、采用RANSAC 算法和基于SVD 的位姿估计方法得到匹配内点和当前帧与前一帧之间的立体相机运动参数；所述运动参数包括相对位置参数、相对姿态参数，所述相对位置参数为平移参数t，所述相对姿态参数为旋转参数R；步骤五、建立双三视张量运动约束的非线性优化目标函数，采用Levenberg‑Marquard算法对该目标函数当前帧运动参数进行迭代优化；运动参数的迭代初值为步骤四计算得到的运动参数值；步骤六、利用前一帧的全局位姿参数和当前帧的运动参数计算得到当前帧的全局位姿参数，从而得到立体相机的导航定位信息；所述步骤二包括以下步骤：(1)、取当前帧左图像或右图像中的任一个BRISK 特征点对应图像位置的U‑BRISK 描述符，和另一图像中在视差阈值范围(0，L₁) 内的BRISK 特征点对应图像位置的U‑BRISK 描述符，计算二者之间的汉明距离，如果汉明距离小于汉明阈值T 时则接受这一对特征匹配点为匹配对，否则拒绝；(2)、利用已标定的立体相机左相机和右相机内部参数矩阵K_L 和K_R 以及已标定的右相机相对左相机的旋转矩阵和平移向量R_r 和t_r，采用线性最小二乘算法可得到当前帧左、右图像BRISK 特征点的图像坐标(u_L，k，v_L，k)、(u_R，k，v_R，k) 相对应的3D 坐标Y。