[发明专利]一种基于图像消失点识别技术的移动设备姿态测量方法

权利要求书

1.一种基于图像消失点识别技术的移动设备姿态测量方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)利用移动设备的摄像头拍摄建筑物具有三条互相垂直的直线的场景，场景包含空间坐标系三个坐标轴的方向信息；

2)利用机器视觉的方法对场景图像进行边缘检测，得到图像中的线段，然后对线段进行分类，得到在三维空间内互相垂直的三类线段；对场景图像进行边缘检测采用的是canny边缘检测方法，具体包括：首先对图像进行高斯平滑处理，抑制图像中的噪声；然后对图像进行梯度计算，计算梯度的幅值和方向，记下来细化梯度幅值矩阵，寻找图像中的可能边缘点；最后利用双门限检测的方法来进行边缘提取，根据检测到的线段的斜率将线段分类；

3)利用步骤2)得到的线段，以及图像消失点检测算法得到图像三个互相垂直方向上的消失点；具体包括：首先根据线段的斜率信息，对线段进行分类，利用KNN方法选取数量最多的三类平行线，代表空间坐标系的三个轴的方向；然后利用RANSAC算法，计算这些平行线的交点，得到三个互相垂直方向上的消失点；

4)利用图像消失点，结合摄像头成像模型，得到移动设备的姿态信息；

5)用得到的移动设备的姿态信息对陀螺仪积分得到的结果进行矫正，即完成移动设备姿态测量方法。

2.根据权利要求1所述的一种基于图像消失点识别技术的移动设备姿态测量方法，其特征在于：所述的步骤2)中采用KLT追踪算法对检测到的线段进行追踪，追踪线段上的点得到特定线段在下一帧上的位置，并在该位置周围进行线段检测。

3.根据权利要求1所述的一种基于图像消失点识别技术的移动设备姿态测量方法，其特征在于：所述的步骤4)中的摄像头成像模型采用针孔相机模型，针孔相机模型的世界坐标的点P(X_c,Y_c,Z_c)，在图像平面上的投影点为P(X,Y)的关系为：

XY1=K[R|t]XcYcZc1]]>

式中，K是指的相机的内参，R是旋转矩阵，t是平移矩阵，利用上面的公式，以及消失点的坐标计算出拍摄照片时的移动设备姿态。

4.根据权利要求3所述的一种基于图像消失点识别技术的移动设备姿态测量方法，其特征在于：所述的步骤4)中利用拓展卡尔曼滤波的方法将从摄像头图像获得的移动设备姿态和从陀螺仪积分得到的移动设备姿态进行结合，从而完成移动设备姿态测量方法。

5.根据权利要求4所述的一种基于图像消失点识别技术的移动设备姿态测量方法，其特征在于：所述的步骤4)中首先将摄像头图像获得的移动设备姿态的矩阵转化为四元数，然后结合移动设备内部的陀螺仪获得的陀螺仪四元数，利用拓展卡尔曼滤波的方法得到移动设备姿态。

6.根据权利要求5所述的一种基于图像消失点识别技术的移动设备姿态测量方法，其特征在于：所述的陀螺仪为MEMS陀螺仪。