[发明专利]一种改进ORB特征点提取的视觉里程计的计算方法

权利要求书

1.一种改进ORB特征点提取的视觉里程计的计算方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤一、利用深度相机获取彩色图像和深度图像，对所述彩色图像先后进行灰度化和分区处理，剔除灰度变化小的区域，剩余区域组成一个新区域N；

步骤二、利用圆形搜索法，从所述新区域N中提取多个特征点；

步骤三、利用四叉树方法将所有特征点均匀分配到新区域N上，再结合深度图像获取对应特征点的三维坐标；

步骤四、重复步骤一至三，获取每相邻两帧图像上的多个特征点以及对应的三维坐标，并进行特征点匹配，从而获得多个特征点对；

步骤五、利用每相邻两帧图像的多个特征点对，获取与之对应的深度相机的外参矩阵，从而完成视觉里程计的计算；

提取特征点的方法包括以下步骤：

步骤Ⅰ、以所述新区域N内的像素点P为圆心，以3为半径画圆，对圆周上的16个像素点进行标号；

步骤Ⅱ、将标号为1、5、9、13的四个像素点与像素点P进行灰度值比较，若有3个点的灰度值同时大于I_p+t或者同时小于I_p-t，初步认定像素点P是特征点，进入步骤Ⅳ；否则，进入步骤Ⅲ，其中，I_p表示像素点P的灰度值，t表示阈值；

步骤Ⅲ、将标号为3、7、11、15的四个像素点与像素点P进行灰度值比较，若有3个点的灰度值同时大于I_p+t或者同时小于I_p-t，初步认定像素点P是特征点，进入步骤Ⅳ；否则，认为像素点P不是特征点；

步骤Ⅳ、将步骤Ⅰ中的16个像素点与像素点P进行灰度值比较，若有9个点的灰度值同时大于I_p+t或者同时小于I_p-t，则判定像素点P是特征点，否则认为像素点P不是特征点；

步骤Ⅴ、重复步骤Ⅰ～Ⅳ，完成新区域N内的所有像素点的判定；

以边长为W个像素的正方形作为子区域，将灰度化后的图像分成P_xQ块，并找出各个子区域的几何中心点，然后利用如下方程式计算出每个子区域的几何中心点与其在垂直和水平方向上相距R的四个像素点和相距2R的四个像素点，共八个像素点的灰度值方差之和的平均值，

其中，N_(i,j)为子区域几何中心点和其在垂直和水平方向上相距R和2R的8个点的灰度值方差之和的平均值，i∈{1,2,…,P}，j∈{1,2,...,Q}，k∈{1,2,...,8}；I_(i,j)为各子区域几何中心点的灰度值；I_(i,j,k)为与I_(i,j)相距R和2R的8个像素点的灰度值，R等于六分之一的W，

最后，对这些灰度值方差之和的平均值进行由大到小的排序，将处于后三分之一的子区域剔除，保留下来的子区域组成一个新区域N；

采取Hamming距离对相邻两帧图像的多个特征点对应的BRIEF描述子进行匹配，获得多个特征点对，再利用如下方程式计算深度相机的外参矩阵，

P₁＝RP₂+t

其中，P₁代表特征点对中一个特征点的三维坐标，P₂代表特征点对的另一个特征点的三维坐标，R,t表示深度相机的外参矩阵。

2.根据权利要求1所述的改进ORB特征点提取的视觉里程计的计算方法，其特征在于：所述阈值t设置为像素点P的灰度值的20％。