[发明专利]一种动平台动目标双目视觉三维构建方法

权利要求书

1.一种动平台动目标双目视觉三维构建方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

S1：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；

在步骤S4中，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包括如下步骤：

S41：先以第一相机极线校正后的图像为基准，遍历该图像上的特征点，假设其中一特征点的坐标为p(x,y)，其BRIEF描述子为(a₁,...,a_k...,a₁₂₈)，然后在第二相机极线校正后的图像上遍历(y-5,y+5)范围内的特征点，得到q_j(x_j,y_j)，其BRIEF描述子为(b_1j,...,b_kj...,b_128j)；其中，j＝1,2,...,m；

S42：得到匹配距离最近的特征点，和第二近的特征点，当最近距离和次近距离的比值小于阈值，那么认为匹配成功，反之则失败；

S43：以第二相机极线校正后的图像为基准，再重复步骤S41至步骤S42；

S44：若两幅图像间的特征点相互匹配到彼此，那么则认为匹配成功，并保存匹配成功特征点的坐标。

2.根据权利要求1所述的动平台动目标双目视觉三维构建方法，其特征在于：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。

3.根据权利要求1所述的动平台动目标双目视觉三维构建方法，其特征在于：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。

4.根据权利要求3所述的动平台动目标双目视觉三维构建方法，其特征在于：在步骤S32中，灰度质心坐标C通过以下公式得到：

其中，(x,y)分别表示图像坐标，I(x,y)表示图像在(x,y)处的灰度值。

5.根据权利要求4所述的动平台动目标双目视觉三维构建方法，其特征在于：在步骤S32中，向量的方向θ通过以下公式得到：

6.根据权利要求4所述的动平台动目标双目视觉三维构建方法，其特征在于：在步骤S33中，每个区域内新的点对坐标S_θ通过以下公式得到：

7.根据权利要求4所述的动平台动目标双目视觉三维构建方法，其特征在于：在步骤S34中，特征点的BRIEF描述子通过以下公式得到：

其中，f_d为特征点的BRIEF描述子。

8.根据权利要求1所述的动平台动目标双目视觉三维构建方法，其特征在于：在步骤S21中，两个相机位置参数为姿态参数为ξ_i(ψ_i,θ_i,γ_i)，其中λ_i表示经度，表示纬度，h_i表示高度，ψ_i表示方位角，θ_i表示俯仰角，γ_i表示滚转角；其中，i＝1,2；那么其世界坐标系下坐标t_i(X_i,Y_i,Z_i)可以通过以下公式计算得到：

其中，R_e为地球半径，R_f为地球扁率，i为相机的编号。