[发明专利]一种基于ORB特征检测测量载体速度的方法

摘要

本发明公开一种基于ORB特征检测来测量载体速度的方法，通过对摄像机获取的连续两帧图像进行ORB特征提取并匹配，从而得到载体的位移和速度。所述方法包括对当前帧和下一帧进行灰度化并设定感兴趣区域；利用Oriented FAST算子对特征点检测；利用Rotated BRIEF特征描述子对特征点进行特征匹配；对匹配出来的特征点对进行筛选并剔除误匹配点；然后对得到的特征点对的像素位移进行分析和计算；通过系统模型得到比例转换系数，从而得到载体的实际位移和速度。本方法简单易实现，对图像特征点检测和匹配的速度提高明显，特别适用于对实时性要求高的视觉辅助系统中。

主权项

一种基于ORB特征检测测量载体位移和速度的方法，其特征在于包括以下步骤：(1)在被测载体上安装一个导航摄像头，该导航摄像头的镜头垂直朝下，用于拍摄地面，以便获取地面特征；运动过程中，摄像机面朝地面，不断拍摄运动过程中地面的纹理变化；(2)在导航摄像头拍摄过程中，截取当前帧和下一帧的图像；(3)将这两幅图像转为灰度图像；(4)分别从两幅灰度图像的中央选取一定大小的感兴趣区域，所述感兴趣区域的大小为160*120像素；使用ORB特征检测算法对当前帧和下一帧的特征点进行检测，并从中得到相应特征点的描述子；(5)根据得到的特征点的描述子，通过暴力匹配方法，对当前帧和下一帧中的特征点进行匹配；(6)遍历所有匹配出来的特征点对，求得特征点移动的最大绝对位移max_dist，然后，剔除掉像素绝对位移大于0.6*max_dist的匹配特征点对，得到正确匹配特征点对的对数；(7)求取每对正确匹配特征点对的横向位移和纵向位移，并将所有正确匹配特征点对的横向位移、纵向位移分别进行叠加，然后分别除以正确匹配特征点对的对数，得到每对正确匹配特征点对的横向、纵向的平均像素位移；(8)通过摄像机的帧率求得相邻帧之间的时间间隔，根据步骤(7)得到的每对正确匹配特征点对的横向、纵向的平均像素位移，得到特征点在横向、纵向上的移动速度，然后再经过系统建模，求得载体的位移以及它的移动速度，具体为：通过摄像机的帧率，利用Vkeypoint＝Skeypoint*f，其中Vkeypoint为特征点像素速度，Skeypoint为特征点像素位移，f为帧率；由上一步得到的横向和纵向的像素平均位移得到横向和纵向的像素速度，然后通过系统建模，对实际系统结构分析得到实际载体位移与像素位移之间的关系，从而通过测量和标定得到实际载体位移与像素位移之间的比例值K，利用Sreal＝Skeypoint*K，其中K为实际载体位移Sreal和像素位移Skeypoint间的比例系数，求得实际载体位移以及它的移动速度。