[发明专利]一种基于双目视觉的交通标志牌三维重建方法

权利要求书

1.一种基于双目视觉的交通标志牌三维重建方法，其特征在于，包括：

S1、获取交通标志牌的图像，并基于双目视差图提取图像中交通标志牌的轮廓；

S2、获取交通标志牌的连续帧图像，并基于双目视差图提取三维空间中同一个交通标志牌在图像中的轮廓；

S3、在连续帧图像中确定Host帧和Target帧；

S4、基于Target帧中的交通标志牌构建边缘距离图；

S5、基于双目视差，计算Host帧观测到的平面方程，作为初值；

S6、将Host帧的交通标志牌边缘点作射线与S5中的平面方程相交，构建三维点，将三维点重投影到Target帧上的边缘距离图，重投影构建误差函数；

S7、调整平面方程的值，改变重投影点位置，优化求解误差函数；

S8、基于三维平面方程，获得交通标志牌的朝向信息，并将Host帧的边缘点，作射线与平面方程相交，得到交通标志牌三维点云图。

2.根据权利要求1所述的基于双目视觉的交通标志牌三维重建方法，其特征在于，所述S3在连续帧图像中确定Host帧和Target帧，包括：从连续帧图像中选择1帧作为Host帧，其余帧作为Target帧。

3.根据权利要求1所述的基于双目视觉的交通标志牌三维重建方法，其特征在于，所述S4中基于Target帧构建边缘距离图，包括：

计算图像中每一个非零点像素与其最近的零点像素之间的距离，保存每一个非边缘像素点与最近边缘点的距离信息。

4.根据权利要求1所述的基于双目视觉的交通标志牌三维重建方法，其特征在于，所述S5中基于双目视差，计算Host帧观测到的平面方程为：

Ax+By+Cz+D＝0

其中，参数A，B，C，D是描述平面空间特征的系数，参数(A，B，C)构成的矢量表示平面的法向。

5.根据权利要求1所述的基于双目视觉的交通标志牌三维重建方法，其特征在于，所述S6中根据边缘距离图，重投影构建误差函数，包括：

利用Host帧上的边缘点，作射线与平面方程相交，交点构成三维点，将三维点再重投影回Target帧，根据边缘距离图和重投影点与边缘的误差，构建误差函数：

其中，f(A，B，C，D)表示误差函数是参数A，B，C，D的函数，下标i为Target帧的编号，Target共N-1帧；下标j表示投影点的序号，M_i表示第i帧的投影个数；d_ij(A，B，C，D)表示在第i帧的第j个投影点距离，投影距离是参数A，B，C，D的函数。

6.根据权利要求5所述的基于双目视觉的交通标志牌三维重建方法，其特征在于，所述S6中平面方程的求解，包括：

S6.1、提取Host帧的交通标志牌边缘；

S6.2、基于S6.1中的边缘点在相机坐标系下作射线；

S6.3、射线与初值平面方程相交，得到空间三维点；

S6.4、将所得三维点通过相机投影到Target帧，得到投影点；

S6.5、改变平面方程得到不同的投影位置；

S6.6、得到三维点的投影与Target帧提取边缘重合。

7.根据权利要求6所述的基于双目视觉的交通标志牌三维重建方法，其特征在于，所述S6.3中射线与初值平面方程相交，得到空间三维点，联立平面方程和相机逆投影公式，求出投影点坐标：

其中，(X_c，Y_c，Z_c)为当前坐标系下的三维点坐标，f为镜头焦距，f_x、f_y为x、y方向的焦距，c_x、c_y为主点，图像的中心；(u，v)为像素位置；

在已知像素位置(u，v)和平面方程时，通过像素点做射线与平面方程相交，可得空间交点(X_c，Y_c，Z_c)，当改变空间平面方程，空间三维点也将改变。