[发明专利]一种动平台动目标双目视觉三维构建方法

说明书

本发明公开了一种动平台动目标双目视觉三维构建方法，所述方法包括如下步骤：S1：动平台双目测距系统获取待测目标在两个相机采集图像中的坐标以及采集图像时两个相机各自的位姿信息；S2：对同一时刻两个相机分别采集的图像进行极线校正；S3：采用ORB算法在极线校正后的两幅图像中提取待测目标的特征点并进行描述；S4：对特征点的brief算子进行双向暴力匹配得到匹配特征点对；S5：根据匹配特征点对，建立透射投影方程组，通过求解透射投影方程组得到特征点在世界坐标系下的三维坐标。本发明用被动的方式实现了对远距离动目标的三维稀疏构建，并满足实时性处理的要求。

技术领域

本发明属于三维重构技术领域，尤其涉及一种动平台动目标双目视觉三维构建方法。

背景技术

传统的获取目标三维信息的方法主要分为两种，一种是采用激光雷达、RGB-D相机等主动方式传感器，通过主动向物体发射光并接受返回的光，来获得物体到相机的距离从而获得目标的三维信息，该方法通过物理的测量手段获得目标的三维信息，计算简单，但是对传感器设备本身的要求高；另一种是采用双目相机，双目相机由两个单目相机组成，它们之间的相对位姿通常保持固定，用双目视觉的方式被动解算出目标的三维信息，该方法对传感器设备要求不高。但是双目相机测量到的深度范围与基线(两个相机之间的距离)相关。基线越长，可以构建越远距离的目标三维信息，这也决定了传统的双目相机想要获取越远的目标的三维信息，其体积必然会越大，灵活性差。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供了一种动平台动目标双目视觉三维构建方法，用动平台实时输出相机自身位姿的方式代替了传统的标定相机外参的方式来建立相机的透射投影关系，使得两个相机在采集目标过程中相对位姿可以不断变化从而保证了在延长基线的同时并不增加双目相机采集系统的体积，使得该系统更加灵活，可以适用于远距离动目标的三维稀疏构建。

本发明目的通过以下技术方案予以实现：一种动平台动目标双目视觉三维构建方法，所述方法包括如下步骤：S1：动平台双目测距系统获取待测目标在两个相机采集图像中的坐标以及采集图像时两个相机各自的位姿信息；S2：对同一时刻两个相机分别采集的图像进行极线校正，使得两幅图像对应的特征点在同一条扫面线上；S3：采用ORB算法在极线校正后的两幅图像中提取待测目标的特征点并进行描述；S4：根据极线校正后的两幅图像的特征点在同一扫面线上的特点对特征点的brief算子进行双向暴力匹配得到匹配特征点对；S5：根据匹配特征点对，建立透射投影方程组，通过求解透射投影方程组得到特征点在世界坐标系下的三维坐标，从而完成目标的三维点云构建。

上述动平台动目标双目视觉三维构建方法中，在步骤S2中，对同一时刻两个相机分别采集的图像进行极线校正，使得两幅图像对应的特征点在同一条扫面线上，并求得极线校正后的投射投影矩阵包括如下步骤：S21：两个相机的内参相同且已知，将两个相机各自的位姿信息同一转换到世界坐标系下，解算出两个相机的旋转矩阵和平移向量；S22：采用Fusiello极线校正方法对两幅图像进行校正得到极线校正后的图像。

上述动平台动目标双目视觉三维构建方法中，在步骤S3中，采用ORB算法在极线校正后的两幅图像中提取待测目标的特征点并进行描述包括如下步骤：S31：生成特征点在N×N区域内选取128个点对模板S；S32：分别提取两幅图像的FAST特征点，计算以特征点O为中心n×n区域的灰度质心坐标C，并计算向量的方向θ；S33：将步骤S31中的128个点对模板旋S转θ角度，得到每个区域内新的点对坐标S_θ；S34：比较以特征点为中心的N×N区域中S_θ位置点对的灰度值大小，生成特征点的BRIEF描述子。