[发明专利]相机位姿的估计方法、装置、电子设备及计算机存储介质

说明书

本申请公开了一种相机位姿的估计方法、装置、电子设备及计算机存储介质。方法包括如下步骤：获取相机拍摄的输入图像中投影图像的位置信息，位置信息包括投影角点坐标，投影角点坐标为注册图像的顶点投影到输入图像上的坐标；根据投影角点坐标确定注册图像的两个消失点的坐标；基于消失点之间的几何约束，确定相机相对注册图像的相机位姿。通过上述方式，本申请能够快速且准确地估计相机位姿。

技术领域

本申请涉及计算机视觉技术领域，特别是涉及一种相机位姿的估计方法、相机位姿的估计装置、电子设备及计算机存储介质。

背景技术

计算机视觉是人工智能正在快速发展的一个分支，即时定位与重建技术是计算机视觉中重要的研究热点。即时定位与重建技术有着广泛的应用，如机器人、无人驾驶、无人机和增强/虚拟现实等。该技术通过单目/多目相机的输入，获得实时的自定位信息以及数字化周围环境的重建结果，赋予机器感知周围环境的能力。

即时定位与重建技术的主要问题是求解相机的位姿，相关技术中，计算相机位姿需要使用大量特征点对进行计算，计算耗时长且误差较大。

发明内容

本申请提供一种相机位姿的估计方法、相机位姿的估计装置、电子设备及计算机存储介质，以解决现有技术中计算相机位姿耗时长误差大的问题。

为解决上述技术问题，本申请提供一种相机位姿的估计方法。该方法包括：获取相机拍摄的输入图像中投影图像的位置信息，位置信息包括投影角点坐标，投影角点坐标为注册图像的顶点投影到输入图像上的坐标；根据投影角点坐标确定注册图像的两个消失点的坐标；基于消失点之间的几何约束，确定相机相对注册图像的相机位姿。

其中，相机位姿包括旋转矩阵，消失点包括第一消失点和第二消失点，基于消失点之间的几何约束，确定相机相对注册图像的相机位姿，包括：基于相机的内部参数和消失点的坐标，计算得到第一消失点对应的平行线的第一三维向量，和第二消失点对应的平行线的第二三维向量；基于第一三维向量和第二三维向量确定旋转矩阵。

其中，基于第一三维向量和第二三维向量确定相机相对旋转矩阵，包括：分别对第一三维向量、第二三维向量进行向量归一化，得到第一单位向量、第二单位向量；对第一单位向量和第二单位向量进行两次叉积校正，获得三条相互垂直的第一单位向量、第三单位向量和第四单位向量；以第一单位向量、第三单位向量和第四单位向量作为旋转矩阵。

其中，对第一单位向量和第二单位向量进行两次叉积校正，包括：对第一单位向量和第二单位向量进行叉积运算，得到垂直于第一单位向量和第二单位向量的第三单位向量；对第一单位向量和第三单位向量进行叉积运算，得到垂直于第一单位向量和第三单位向量的第四单位向量。

其中，相机位姿还包括平移矩阵，基于消失点之间的几何约束，确定相机相对注册图像的相机位姿还包括：根据投影角点坐标、投影角点坐标在注册图像上对应的注册角点的三维点坐标和旋转矩阵确定相机相对注册图像的平移矩阵。

其中，根据投影角点坐标、投影角点坐标在注册图像上对应的注册角点的三维点坐标和旋转矩阵确定相机相对注册图像的平移矩阵，包括：将投影角点坐标、三维点坐标和旋转矩阵输入平移矩阵的目标函数中，求平移矩阵的目标函数得到平移矩阵；其中，平移矩阵的目标函数是基于投影点与三维点之间的重投影约束构建的。

其中，相机位姿的估计方法还包括：使用至少两组投影角点坐标和三维点坐标求解平移矩阵的目标函数，得到最优的平移矩阵。

为解决上述技术问题，本申请提供一种相机位姿的估计装置。该装置包括获取模块、消失点计算模块和相机位姿估计模块。其中，获取模块用于获取相机拍摄的输入图像中投影图像的位置信息，位置信息包括投影角点坐标，投影角点坐标为注册图像的顶点投影到输入图像上的坐标；消失点计算模块用于根据投影角点坐标确定注册图像的两个消失点的坐标，消失点为四边形中对应矩形两平行线的两条线的交点；相机位姿估计模块用于基于消失点之间的几何约束，计算相机相对注册图像的相机位姿。