一种相机的位姿估计方法、装置、设备、介质及产品与流程

本发明涉及位姿估计，尤其涉及一种相机的位姿估计方法、装置、设备、介质及产品。

背景技术：

1、相机位姿估计是计算机视觉核心基础问题，其目的是从二维图像中求解得到相机在三维空间中的位置与朝向。相机位姿估计是视觉slam（simultaneous localization andmapping，同步定位与建图）、三维重建、增强现实和机器人定位等任务得以实现的重要支撑。

2、现有技术通常通过检测特征点，进行基于特征点匹配的相机位姿解，其依赖于特征点的检测精度和匹配质量，在光照变化和纹理稀疏等复杂环境下，相机位姿估计结果的精度较差。

技术实现思路

1、本发明提供了一种相机的位姿估计方法、装置、设备、介质及产品，以提高相机位姿估计结果的精度。

2、第一方面，本发明实施例提供了一种相机的位姿估计方法，包括：

3、获取相机采集的第一图像和第二图像，以及相机内参矩阵；所述第二图像的采集时刻位于所述第一图像之前；

4、提取所述第一图像和所述第二图像之间的匹配平行直线对和匹配二次曲线对；所述匹配平行直线对包括一个第一图像中的平行直线对和一个第二图像中的平行直线对；所述匹配二次曲线对包括一个第一图像中的二次曲线和一个第二图像中的二次曲线；

5、以所述第一图像和所述第二图像之间的旋转四元数为参数，根据各所述匹配平行直线对和所述相机内参矩阵，构建方向向量转换误差函数，并以所述方向向量转换误差函数的函数值最小为目标进行求解，得到中间旋转四元数；

6、若存在匹配二次曲线对，则以所述第一图像和所述第二图像之间的旋转四元数为参数，根据各所述匹配二次曲线对和所述相机内参矩阵，构建二次曲线投影误差函数，并融合所述方向向量转换误差函数和所述二次曲线投影误差函数，得到联合目标函数；

7、将旋转四元数的模长为单位模长作为约束条件，根据所述联合目标函数和拉格朗日乘子构建拉格朗日优化函数，并以所述中间旋转四元数为迭代初始值，对所述拉格朗日优化函数进行极值求解，得到目标旋转四元数；

8、根据所述目标旋转四元数确定所述相机的位姿。

9、第二方面，本发明实施例还提供了一种相机的位姿估计装置，包括：

10、获取模块，用于获取相机采集的第一图像和第二图像，以及相机内参矩阵；所述第二图像的采集时刻位于所述第一图像之前；

11、提取模块，用于提取所述第一图像和所述第二图像之间匹配的至少一个匹配平行直线对和至少一个匹配二次曲线对；所述匹配平行直线对包括一个第一图像中的平行直线对和一个第二图像中的平行直线对；所述匹配二次曲线对包括一个第一图像中的二次曲线和一个第二图像中的二次曲线；

12、第一求解模块，用于以所述第一图像和所述第二图像之间的旋转四元数为参数，根据各所述匹配平行直线对和所述相机内参矩阵，构建方向向量转换误差函数，并以所述方向向量转换误差函数的函数值最小为目标进行求解，得到中间旋转四元数；

13、融合模块，用于若存在匹配二次曲线对，则以所述第一图像和所述第二图像之间的旋转四元数为参数，根据各所述匹配二次曲线对和所述相机内参矩阵，构建二次曲线投影误差函数，并融合所述方向向量转换误差函数和所述二次曲线投影误差函数，得到联合目标函数；

14、第二求解模块，用于将旋转四元数的模长为单位模长作为约束条件，根据所述联合目标函数和拉格朗日乘子构建拉格朗日优化函数，并以所述中间旋转四元数为迭代初始值，对所述拉格朗日优化函数进行极值求解，得到目标旋转四元数；

15、位姿确定模块，用于根据所述目标旋转四元数确定所述相机的位姿。

16、第三方面，本发明实施例还提供了一种电子设备，包括：

17、至少一个处理器；以及

18、与至少一个处理器通信连接的存储器；其中

19、存储器存储有可被至少一个处理器执行的指令，指令被至少一个处理器执行，以使至少一个处理器能够执行本发明任一实施例所提供的相机的位姿估计方法。

20、第四方面，本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储有计算机指令，计算机指令用于使处理器执行时实现本发明任一实施例的相机的位姿估计方法。

21、第五方面，本发明实施例还提供了一种计算机程序产品，其特征在于，计算机程序产品包括计算机程序，计算机程序在被处理器执行时实现本发明任一实施例的相机的位姿估计方法。

22、本发明实施例通过匹配平行直线对构建方向向量转换误差函数，并求解中间旋转四元数，从而得到可靠的旋转四元数的初始解；在存在二次曲线的情况下，融合二次曲线投影误差形成联合目标函数，再通过拉格朗日乘子纳入单位模长约束进行极值求解，实现两类几何约束的互补，提高了相机位姿估计的精度与鲁棒性，尤其是在纹理稀疏和光照变化等特殊场景下。

23、应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本发明的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本发明的范围。本发明的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。

1.一种相机的位姿估计方法，其特征在于，所述方法包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述提取所述第一图像和所述第二图像之间匹配的至少一个匹配平行直线对和至少一个匹配二次曲线对，包括：

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述以所述第一图像和所述第二图像之间的旋转四元数为参数，根据各所述匹配平行直线对和所述相机内参矩阵，构建方向向量转换误差函数，包括：

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据所述匹配平行直线对中第一图像的平行直线对中两条直线的齐次直线向量，以及所述相机内参矩阵，确定所述匹配平行直线对对应的第一单位方向向量，包括：

5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述以所述第一图像和所述第二图像之间的旋转四元数为参数，根据各所述匹配平行直线对的第一四元数和第二四元数，构建方向向量转换误差函数，包括：

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

7.一种相机的位姿估计装置，其特征在于，所述装置包括：

8.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括：

9.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有计算机指令，所述计算机指令用于使处理器执行时实现权利要求1-6中任一项所述的相机的位姿估计方法。

10.一种计算机程序产品，其特征在于，所述计算机程序产品包括计算机程序，所述计算机程序在被处理器执行时实现权利要求1-6中任一项所述的相机的位姿估计方法。