[发明专利]基于双目相机的空间定位方法及装置

说明书

本发明公开了基于双目相机的空间定位方法及装置。该方法包括：获取双目相机在第一时刻采集到的第一帧图像；对从所述第一帧图像中提取出的第一特征点进行三维空间点重建，以得到所述第一特征点在基准坐标系下的第一三维坐标；获取所述双目相机在第二时刻采集到的第二帧图像，所述第一时刻早于所述第二时刻；从所述第二帧图像中提取出与所述第一特征点匹配的第二特征点，并获取所述第二特征点在像平面坐标系下的第一二维坐标；根据所述第一特征点的第一三维坐标及所述第二特征点的第一二维坐标，计算所述双目相机从所述第一时刻到所述第二时刻的位姿变化。本发明实施例能够降低造价成本、增大可支持的移动范围。

技术领域

本发明涉及定位技术领域，尤其涉及一种基于双目相机的空间定位方法及装置。

背景技术

目前，虚拟现实(Virtual Reality，缩写为VR)技术越来越被应用于现实生活中，使用户能够身临其境地融入到虚拟世界之中。

现有的VR空间定位技术主要是依靠外部的激光塔扫射虚拟现实设备上的标定点以实现空间定位。但是，由于其需要外部的定位设备(激光塔)导致虚拟现实设备中有效使用空间有限(通常5m×5m)且造价高昂。同时，在使用中意外触碰定位设备使其位置发生改变时，还需要根据新的位置对整个定位系统重新进行初始化。

可见，现有技术中的VR空间定位技术存在成本高、可支持的移动范围小、系统稳定性差等问题。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供一种基于双目相机的空间定位方法及装置，不仅造价成本低、可支持的移动范围大，还具有较强的系统稳定性。

本发明提供一种基于双目相机的空间定位方法，该方法，包括：获取双目相机在第一时刻采集到的第一帧图像；对从所述第一帧图像中提取出的第一特征点进行三维空间点重建，以得到所述第一特征点在基准坐标系下的第一三维坐标；获取所述双目相机在第二时刻采集到的第二帧图像，所述第一时刻早于所述第二时刻；从所述第二帧图像中提取出与所述第一特征点匹配的第二特征点，并获取所述第二特征点在像平面坐标系下的第一二维坐标；根据所述第一特征点的第一三维坐标及所述第二特征点的第一二维坐标，计算所述双目相机从所述第一时刻到所述第二时刻的位姿变化。

可选地，所述双目相机包括左相机和右相机，所述双目相机采集到的所述第一帧图像包括：左视图像和右视图像；以及所述对从所述第一帧图像中提取出的第一特征点进行三维空间点重建，以得到所述第一特征点在基准坐标系下的第一三维坐标，包括：根据所述左视图像和所述右视图像，采用三角化计算方法重建所述第一特征点在相机坐标系下的第二三维坐标；获取所述第一时刻时所述双目相机在基准坐标系下的位姿信息；基于所述位姿信息，通过坐标转换算法将所述第二三维坐标转换为基准坐标系下的所述第一三维坐标。

可选地，所述对从所述第一帧图像中提取出的第一特征点进行三维空间点重建，以得到所述第一特征点在基准坐标系下的第一三维坐标，还包括：根据所述第二三维坐标，确定所述第一特征点的深度信息；若所述深度信息大于深度阈值，则采用反向深度参数化规则和卡尔曼滤波器对所述第二三维坐标进行优化，得到优化后的所述第二三维坐标；并且，基于所述位姿信息，通过坐标转换算法将所述第二三维坐标转换为基准坐标系下的所述第一三维坐标，包括：基于所述位姿信息，通过坐标转换算法将优化后的所述第二三维坐标转换为基准坐标系下的所述第一三维坐标。

可选地，所述根据所述第一特征点的第一三维坐标及所述第二特征点的第一二维坐标，计算所述双目相机从所述第一时刻到所述第二时刻的位姿变化，包括：采用预设投影矩阵计算所述第一三维坐标投影至所述第二帧图像后得到的第二二维坐标；若所述第二二维坐标与所述第一二维坐标的第一误差小于或等于第一阈值，则基于所述投影矩阵确定出所述位姿变化；若所述第一误差大于所述第一阈值，则基于所述第一误差修改所述投影矩阵中的元素值直至采用修改后的投影矩阵计算得到的第二二维坐标与所述第一二维坐标的第一误差小于或等于所述第一阈值为止；并基于修改后的所述投影矩阵确定出所述位姿变化。