[发明专利]确定实物至少一部分的3D重构件的空间坐标的方法和系统

说明书

本发明提供了确定实物至少一部分的3D重构件的空间坐标的方法和系统。该方法包括：从第一相机系统获取包括第一实物的至少一部分的第一图像；从第二相机系统获取第二图像，第二图像包括与已知的几何性质相关联的第二实物的至少一部分，其中，第一相机系统和第二相机系统具有已知的空间关系；基于第二图像和第二实物的所述至少一部分的已知的几何性质来确定第二实物的至少一部分的比例；和基于所述已知的空间关系和第二实物的所述至少一部分的所述比例来确定第一实物处于绝对比例的特性。

本申请是申请日为2014年11月21日申请号为201480083523.5发明名称为“用于确定实物的至少一部分的处于绝对空间比例的3D重构件的空间坐标的方法和系统”的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本公开涉及一种方法和系统，用于确定实物的至少一部分的处于绝对空间比例的3D重构件的空间坐标。

背景技术

涉及图像分析的计算机视觉方法常常用于，例如，导航、物体识别、3D重构、和增强现实应用程序等。图像可由单个相机或不同的相机来捕获。图像特征(诸如角和边)检测与图像特征提取是各种计算机视觉方法或算法中的常见步骤，诸如，图像型识别、图像型追踪、图像型重构、图像型分类和图像扭曲。例如，视觉型同步定位与地图构建(SLAM)是一种众所周知的计算机视觉方法，该方法通过一个或多个相机来重构真实环境并对此一个或多个相机进行追踪。假设一个或多个相机捕获到了至少两张图像，典型的SLAM方法包括：特征检测、说明、匹配、三角测量、以及(全局)图优化。

根据单眼捕获设备捕获的一组图像来确定实物结构，这种方式形成了依据比例而定的空间(或几何)结构的重构件。即，重构使用对其而言绝对空间单位(诸如，单位米)的比例因子未知的空间单位。在许多应用中，需要获得例如具有绝对单位的重构件，也称作“处于绝对比例”的重构件。这常常要求了解处于绝对比例的至少一个距离，例如，实物多个部分之间的距离、或拍摄用于进行重构的相应图像时相机相对于实物的位置之间的距离。

因此，各种SLAM和SfM系统的常见问题是：真实环境的几何模型是依据作为不确定因子的比例来重构。如果实物位置且相机拍摄重构图像的位姿也未知，则无法确定场景的绝对空间比例。例如，根据图2a所示的两张图像——一张从前方I(W1)进行拍摄，一张从右边I(W2)进行拍摄——无法断定它是实物大小的真车还是逼真的小型迷你车。因此，无法断定拍摄这两张图像的相机彼此间隔多少米(在汽车是实物大小的情况下)或仅仅间隔几厘米(在汽车是迷你型的情况下)。然而，如果相机绝对空间比例(例如，两个相机相隔2.34米)或物体的多个部分的绝对空间比例(例如，汽车头灯相隔3.45米)有关的其它信息已知，能够以绝对比例进行重构。

在场景的绝对空间比例无法确定的情况下，SLAM系统可随机分配一个比例，例如，通过从图像空间的像素视差测量值中确定初始关键帧，并且针对两个相应相机位姿之间的基线来假设某通用的实际距离。因此，重构的3D特征在几何模型相关坐标系中具有坐标，当绝对坐标处于真实世界时，该模型相对于绝对坐标的比例因子未知，例如，毫米、厘米、米、或英寸。此外，根据重新获得的几何模型所计算的相机位置也是依据比例而定，见参考文献[4]。