[发明专利]一种基于图像颜色特征的单目视觉里程测量方法

权利要求书

1.一种基于图像颜色特征的单目视觉里程测量方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，采集彩色图像：

步骤2，对输入的图像帧提取特征并进行特征匹配和计算图像的帧描述子；

步骤3，进行算法的初始化过程，对满足条件的初始两帧图像进行初始化，并且建立初始的地图点，同时将初始的两帧都作为关键帧；

步骤4，将成功初始化的地图点投影到当前帧中，并对两帧图像之间进行基于重投影误差的捆集优化，得到两帧之间相机的位姿变换关系来跟踪相机的运动；

步骤5，根据与上一关键帧和地图中已有关键帧的相似度选择新的关键帧，并将新的关键帧加入到地图当中，更新地图。

2.根据权利要求1所述的一种基于图像颜色特征的单目视觉里程测量方法，其特征在于，所述步骤2中特征匹配的方法为：

步骤2.1，特征点匹配：提取图像帧的ORB角点，对相邻帧进行特征点匹配，得到初步的匹配点对(P,Q)和特征点对应的尺度空间(σ_P,σ_Q)；

步骤2.2，优化特征匹配：根据步骤2.1中得到的匹配点对(P,Q)和的尺度空间(σ_P,σ_Q)，分别计算P、Q在对应图像帧尺度空间的3*3邻域HSV颜色模型的颜色矩；

步骤2.3，对步骤2.2中得到的带有颜色矩的匹配点进行筛选后得到匹配点对。

3.根据权利要求2所述的一种基于图像颜色特征的单目视觉里程测量方法，其特征在于，对匹配点对筛选的方法为：

步骤2.3.1，利用欧式距离计算每对匹配点对颜色矩的相似度；

步骤2.3.2，将欧式距离D与所设定的阈值进行比较，欧式距离D在既定的阈值内，匹配点对保留；反之，则剔除；

步骤2.3.3，对保留的匹配点对使用随机抽样一致性算法再次筛选，得到最终的匹配点对。

4.根据权利要求3所述的一种基于图像颜色特征的单目视觉里程测量方法，其特征在于，欧式距离计算公式为：

式中，D(p[n],q[n])为点对(P,Q)第n个点对的欧式距离，为点对(P,Q)中P对应的颜色矩第i维向量，为点对(P,Q)中Q对应的颜色矩第i维向量。

5.根据权利要求4所述的一种基于图像颜色特征的单目视觉里程测量方法，其特征在于，所述向量表示为：

I_color＝[u_h,σ_h,s_h,u_s,σ_s,s_s,u_v,σ_v,s_v]

其中，u_h,σ_h,s_h分别为颜色分量h的均值、方差和斜度，u_s,σ_s,s_s分别为颜色分量s的均值、方差和斜度，u_v,σ_v,s_v颜色分量v的均值、方差和斜度。

6.根据权利要求1所述的一种基于图像颜色特征的单目视觉里程测量方法，其特征在于，所述步骤3包括以下步骤：

步骤3.1，对匹配点对进行三角定位获得初始地图点；

步骤3.2，根据步骤2.3获得的匹配点对获得姿态变换矩阵；

步骤3.3，根据姿态变换矩阵进一步筛选初始点对：若此时初始点对数目小于某个阈值，则判定初始化失败，继续读入下一帧并返回步骤2.1，若此时初始点对数目大于某个阈值，则认为初始化成功；

步骤3.4，根据步骤3.3得到初始化成功的姿态变换矩阵所对应的两帧图像，计算图像的帧描述子，并将两帧图像都作为关键帧，再将关键帧和初始地图点加入到地图中。