[发明专利]一种PTAM摄像机跟踪方法及装置

权利要求书

1.一种并行式跟踪与制图PTAM摄像机跟踪方法，其特征在于，所述方法包括：

根据摄像机输入的图像信息，获取所述摄像机在当前图像帧的估计姿态；

根据所述摄像机在当前图像帧的估计姿态，将真实场景中已知位置的三维特征点投影到所述摄像机的图像平面上，根据所述已知位置的三维特征点第一次观测位置和当前摄像机位置之间的视角变化，对所述三维特征点对应的图像画片进行相应形变后，生成包含所述三维特征点的图像搜索模板；通过改进的独立二元鲁棒初级特征I-BRIEF算法在所述三维特征点的图像搜索模板中进行限定半径的特征点匹配，计算所述摄像机在当前图像帧的实际姿态；

利用所述摄像机在当前图像帧的估计姿态和实际姿态进行匹配，获取匹配结果；

利用所述匹配结果进行所述摄像机的姿态调整，以进行所述摄像机的图像跟踪，若确认摄像机图像跟踪丢失，则摄像机的系统搜索和当前图像最相似的关键帧，然后再利用找到的所述最相似的关键帧，重新计算所述摄像机的姿态从而进行姿态调整，继续进行所述摄像机的图像跟踪。

2.如权利要求1所述PTAM摄像机跟踪方法，其特征在于，所述通过改进的独立二元鲁棒初级特征I-BRIEF算法在所述三维特征点的图像搜索模板中进行限定半径的特征点匹配的方法，包括：

输入一个以特征点为中心的图像面片；

在以所述特征点为中心的预设大小的图像面片上选取一系列的由两个像素位置组成的像素测试点对，这些测试点对组成一个测试点对集合；

在所述测试点对集合中选取一个点对，在该点对的每个点先局部平滑滤波，然后测试比较该点对的两个像素的灰度值，获取测次结果；对所述测试点对集合中每一个点对重复上述操作过程，然后将测试结果串联在一起，组成对所述特征点的描述符；

输出所述特征点的描述符，以根据所述描述符中的测次结果进行特征点匹配。

3.如权利要求2所述PTAM摄像机跟踪方法，其特征在于，所述测次结果包括：暗、亮、相似，分别用二进制数01表示暗，二进制数10表示亮，二进制数00表示相似。

4.如权利要求1所述PTAM摄像机跟踪方法，其特征在于，所述摄像机的姿态包括：摄像机的视角信息。

5.如权利要求1所述PTAM摄像机跟踪方法，其特征在于，所述利用所述匹配结果进行所述摄像机的姿态调整，以进行所述摄像机的图像跟踪，具体包括：

根据所述匹配结果中每帧图像中三维特征点在图像平面投影中特征点匹配的正确率，估计所述摄像机的跟踪质量，根据跟踪质量进行所述摄像机的姿态调整：

如果正确匹配的正确率大于或等于预置的第一阈值，则确认跟踪质量好，不进行姿态调整，跟踪照常进行；

如果正确匹配的正确率低于预置的第一阈值且不低于预置的第二阈值，则确认跟踪质量一般，不进行姿态调整，跟踪照常进行，但是不允许再向跟踪的图像中添加新的关键帧，其中，所述第一阈值高于所述第二阈值；

如果正确匹配的正确率低于预置的第二阈值，则确认跟踪质量差，根据匹配正确的特征点进行所述摄像机的姿态调整；如果连续预置数量的多个图像帧的跟踪质量均为差，则确认图像跟踪丢失。