[发明专利]基于定向传感器解决单应性分解不明确性

说明书

待决临时申请案的交叉参考

本申请案主张2011年12月2日申请的且标题为“基于定向传感器解决单应性分解不明确性(Resolving Homography Decomposition Ambiguity Based on Orientation Sensors)”的第13/310,204号美国专利申请案的优先权，所述专利申请案又依据35USC119主张2011年9月12日申请的且标题为“解决单应性分解不明确性(Resolving Homography Decomposition Ambiguity)”的第61/533,733号美国临时专利申请案的优先权，其两者均指派给本受让人且全文以引用的方式并入本文中。

背景技术

基于视觉的跟踪技术使用移动平台俘获的图像来确定移动平台相对于环境中的对象的位置和定向(方位)。跟踪对于例如导航和扩增现实(其中将虚拟对象插入到用户对现实世界的视图中)等许多应用是有用的。

一种类型的基于视觉的跟踪通过检测环境中的平坦表面而初始化参考斑块。所述表面通常使用表面的多个图像检测，计算两个图像之间的单应性且将其用于估计表面上检测到的点的3D位置。同一平坦表面的任何两个相机图像通过3x3单应性矩阵h相关。单应性h可分解为两个图像之间的旋转R和平移t。方位信息[Rlt]可接着用于导航、扩增现实或其它此类应用。

然而，在大多数情况下，单应性h的分解产生多个可能的解。然而，这些解的仅一者表示实际平坦表面。因此，单应性h的分解中存在必须解决的不明确性。解决单应性分解不明确性的已知方法需要使用额外信息来选择正确的解，例如平坦表面的额外图像或先前知识。

借助实例，例如Georg Klein和David Murray“照相手机上的并行跟踪和映射(Parallel Tracking and Mapping on a Camera Phone)”(混合和扩增现实国际研讨会(ISMAR)会议记录中，4页，2009年(“PTAM”))描述的跟踪技术遭遇单应性分解之后方位选择的不明确性。PTAM需要额外视频帧(即，图像)来解决所述不明确性。对于每一可能的解，PTAM计算3D相机方位且针对若干后续帧比较方位重投影误差。当一个解的平均投影误差大于另一者(例如大两倍)时，消除具有较大误差的解。然而，使用方位重投影解决不明确性花费较长时间收敛且有时产生不正确的结果。

用于解决不明确性的另一方法是选择具有最接近相机的初始定向的法线的单应性解。然而，此方法限制用户始终接近正面定向而开始且移动相机远离所述位置。

在D.Santosh Kumar和C.V.Jawahar“用于逐段平坦环境中的相机定位的稳健的基于单应性的控制(Robust Homography-Based Control for Camera Positioning in Piecewise Planar Environments)”(印度计算机视觉、图形和图像处理会议(ICVGIP)，906-918(2006))描述的方法中，需要空间中的另一平坦表面，或需要关于平面的先前知识来选择正确的解。因此，此方法具有有限的实际应用。

发明内容

将平坦对象的两个所俘获图像之间的单应性分解为至少一个可能的解，且通常至少两个不明确解。使用来自定向传感器的测量值移除所述两个解之间的不明确性，或使单一解生效。可通过将从所述一个或一个以上解的相对旋转矩阵导出的偏航、俯仰和/或横摇角的至少一者与从来自定向传感器的所述测量值导出的偏航、俯仰和/或横摇角的对应至少一者比较而使用来自所述定向传感器的所述测量值。

在一个实施例中，一种方法包含从不同位置俘获平坦对象的两个图像；确定所述两个图像之间的单应性；分解所述单应性以获得至少一个可能的解；使用来自定向传感器的测量值确定所述至少一个可能的解是否正确；以及存储正确的解。

在另一实施例中，一种设备包含：相机，其用于俘获平坦对象的图像；定向传感器，其用于感测相机的定向；以及处理器，其经耦合以当俘获到两个图像时从不同位置接收平坦对象的两个图像且从定向传感器接收测量值，所述处理器经配置以确定两个图像之间的单应性，分解所述单应性以获得至少一个可能的解，使用来自定向传感器的测量值确定所述至少一个可能的解是否正确，且将正确的解存储在存储器中。