[发明专利]摄像机位姿估计形式化方法、装置、电子设备及存储介质

说明书

本公开实施例公开了一种摄像机位姿估计形式化方法、装置、电子设备及存储介质，所述摄像机位姿估计形式化方法包括确定被拍摄对象上所选取的多个控制点在空间坐标系下的空间坐标以及在摄像机坐标下的像点坐标；根据所述摄像机在所述空间坐标系下的光心坐标、多个控制点的空间坐标以及像点坐标建立基于高阶逻辑语言的摄像机位姿估计逻辑模型；基于所述摄像机位姿估计逻辑模型构建逻辑命题，其中，所述逻辑命题描述了所述摄像机位姿估计逻辑模型中的属性和/或运动学约束条件；基于定理证明器验证所述逻辑命题，以确定所述摄像机位姿估计逻辑模型是否成立。该技术方案通过采用形式化方法，避免了手动证明的不严谨性和传统分析方法可能带来的错误。

技术领域

本公开涉及计算机视觉技术领域，具体涉及一种摄像机位姿估计形式化方法、装置、电子设备及存储介质。

背景技术

摄像机的位姿估计问题就是利用图像像素点和三维空间物体点的对应关系估计摄像机的位置和姿态信息，该问题是计算机视觉、摄影测量学和计算机图形学等领域的研究热点之一，也是机器人定位与导航、目标跟踪与识别、虚拟现实和摄像机定标等许多理论研究与实践所要解决的核心问题。

目前，摄像机位姿估计的分析方法使用的仍是传统的纸笔技术和数值仿真分析方法，然而，这些非形式化方法容易出现错误，在错误容忍度比较低的领域存在局限性，而且缺乏必需的假设可能导致错误的设计和分析，同时用计算机代数系统对算法进行数值仿真在处理边界条件和符号时是不可靠的。因此，当前的摄像机位姿估计的传统分析方法存在计算复杂、设计不可靠、结果不精确等问题。

发明内容

为了解决相关技术中的问题，本公开实施例提供一种摄像机位姿估计形式化方法、装置、电子设备及存储介质。

第一方面，本公开实施例中提供了一种摄像机位姿估计形式化方法摄像机位姿估计形式化方法。

具体地，所述摄像机位姿估计形式化方法，包括：

确定被拍摄对象上所选取的多个控制点在空间坐标系下的空间坐标以及在摄像机坐标下的像点坐标；

根据所述摄像机在所述空间坐标系下的光心坐标、多个控制点的空间坐标以及像点坐标建立基于高阶逻辑语言的摄像机位姿估计逻辑模型；其中，所述摄像机位姿估计逻辑模型包括所述空间坐标系与摄像机坐标系的旋转关系和平移向量；

基于所述摄像机位姿估计逻辑模型构建逻辑命题，其中，所述逻辑命题描述了所述摄像机位姿估计逻辑模型中的属性和/或运动学约束条件；

基于定理证明器验证所述逻辑命题，以确定所述摄像机位姿估计逻辑模型是否成立。

可选地，所述基于高阶逻辑语言的摄像机位姿估计逻辑模型包括如下基本逻辑模型D1-D4：

D1.空间坐标系和摄像机坐标系下向量的归一化函数

val normalized_vector v＝inv(norm v)％v

其中，函数normalized_vector的输入变量是向量v，输出结果是向量v归一化后的向量，inv是HOL Light中定义的一个高阶逻辑函数，函数的输入变量是一个实数，输出结果是该实数的倒数，且定义0的倒数仍然为0，norm是HOL Light中定义的一个高阶逻辑函数，函数的输入变量是一个N维向量，输出结果是N维向量的范数；

D2.从空间坐标系到摄像机坐标系的旋转矩阵

val rot_matrix a w＝matrix_exp(a％％vec3_2_ssm w)

其中，函数rot_matrix的输入变量是实数a和三维向量w，其中，a表示旋转的角度，取值范围为[0,2π)，w表示旋转轴，输出结果是三阶矩阵，matrix_exp表示矩阵域上的指数函数，符号“％％”表示矩阵的标量乘符号，vec3_2_ssm表示反对称矩阵转化函数；