[发明专利]基于惯性测量单元和点线特征的单目相机位姿测量方法

权利要求书

1.一种惯性测量单元和点线特征结合的单目相机位姿测量方法，所述方法包括：

接收与单目相机相连的惯性测量单元提供的滚转角和俯仰角信息，求得校正矩阵，将第一帧图像和第二帧图像校正为正下视方向；

获取第一帧图像和第二帧图像中表示同一参考点的第一特征点和第二特征点，以及获取第一帧图像和所述第二帧图像中表示同一参考线的第一特征线和第二特征线，实现点线特征的匹配；

根据视觉算法中点线特征的单应性约束，得到所述第一特征点和所述第二特征点的第一约束方程以及得到所述第一特征线和所述第二特征线的第二约束方程；

根据所述第一约束方程和第二约束方程，计算单应性矩阵，将单应性矩阵进一步分解，得到校正后图像对之间的旋转矩阵和平移向量；

根据所述校正后图像对之间的相对位姿关系，进一步转化得到相机坐标系校正前的单目相机位姿测量结果。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，提前标定好相机坐标系与惯性测量单元坐标系之间的旋转矩阵；根据所述旋转矩阵，以及惯性测量单元输出的俯仰角和滚动角对应的旋转矩阵，得到校正矩阵。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据ORB算法获取和匹配第一帧图像和第二帧图像中表示同一参考点的第一特征点和第二特征点。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据LSD检测算法和构建出的相似度矩阵进行检测和匹配获取第一帧图像和所述第二帧图像中表示同一参考线的第一特征线和第二特征线。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，根据所述第一特征点与所述第二特征点的匹配关系，建立所述第一特征点和所述第二特征点的第一约束方程；根据所述第一特征线和所述第二特征线的匹配关系，建立所述第一特征线和所述第二特征线的第二约束方程。

6.根据权利要求5任一项所述的方法，其特征在于，将所述第一约束方程和所述第二约束方程联合，得到点线结合特征位姿测量算法的约束方程；通过求解方程，得到校正后图像对之间的相对位姿关系；通过进一步转化，得到相机坐标系校正前的单目相机位姿测量结果。

7.一种惯性测量单元和点线特征结合的单目相机位姿测量装置，其特征在于，所述装置包括：

惯性测量模块，用于接收与单目相机相连的惯性测量单元的测量结果，根据所述测量结果，得到校正矩阵，将第一帧图像和第二帧图像校正为正下视图像；

点线匹配模块，用于获取图像中的特征点和特征线，并对不同帧图像间的点线特征进行匹配；

约束建立模块，用于根据视觉算法中点线特征的单应性约束，得到基于点特征的第一约束方程以及基于线特征的第二约束方程；

位姿测量模块，用于根据所述第一约束方程和第二约束方程，得到校正后图像对之间的相对位姿关系，进而得到相机坐标系校正前的单目相机位姿测量结果。

8.一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至6中任一项所述方法的步骤。

9.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至6中任一项所述的方法的步骤。