發(fā)布時(shí)間：2021-08-31 10:18

　　近年來(lái),增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)、機(jī)器人導(dǎo)航和同時(shí)定位與地圖構(gòu)建等技術(shù)引起了學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的廣泛關(guān)注,其中基于影像的定姿定位技術(shù)是一項(xiàng)關(guān)鍵任務(wù)。相機(jī)姿態(tài)估計(jì)是根據(jù)從3D場(chǎng)景中獲取的影像推斷出相機(jī)的空間位置和朝向。本文介紹了相機(jī)姿態(tài)估計(jì)的基本理論和相關(guān)技術(shù),提出了一種基于四元數(shù)表示旋轉(zhuǎn)的恢復(fù)相機(jī)姿態(tài)的方法,同時(shí)結(jié)合三維建模技術(shù),將高精度的3D模型作為參考,實(shí)現(xiàn)單張影像的姿態(tài)確定,并通過(guò)用四元數(shù)表示旋轉(zhuǎn),采用擴(kuò)展卡爾曼濾波求解n點(diǎn)透視問(wèn)題。本文利用四元數(shù)表示旋轉(zhuǎn),從捕獲的影像中推斷出運(yùn)動(dòng)相機(jī)的相對(duì)旋轉(zhuǎn)和平移。采用SIFT算法提取圖像的特征點(diǎn)并完成特征匹配,使用隨機(jī)抽樣一致性函數(shù)（RANSAC）算法剔除誤匹配,將正確匹配的特征點(diǎn)對(duì)從像素坐標(biāo)系轉(zhuǎn)化到歐式坐標(biāo)系,構(gòu)建多項(xiàng)式方程組。先求解出相機(jī)的相對(duì)旋轉(zhuǎn),再將求解出的旋轉(zhuǎn)代入方程式,恢復(fù)出平移向量,最后利用兩幀間的深度值確定唯一解。實(shí)驗(yàn)采用公開(kāi)的無(wú)人駕駛與機(jī)器人定位數(shù)據(jù)集,對(duì)該方法進(jìn)行性能分析,將估計(jì)的姿態(tài)值與真實(shí)姿態(tài)值進(jìn)行比較。與經(jīng)典影像定位的算法對(duì)比,該算法可以較好地估計(jì)出運(yùn)動(dòng)相機(jī)的姿態(tài)并具有良好的魯棒性。針對(duì)單張影像姿態(tài)估計(jì)精度不高的問(wèn)題,利用三維重建技術(shù)... 

【文章來(lái)源】：蘭州交通大學(xué)甘肅省

【文章頁(yè)數(shù)】：71 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

D模型

xryrxykxxykxykxyxykyxykxykxy(2.14)其中xr表示x方向的的徑向畸變，yr表示y方向的徑向畸變，1212k、k、k為徑向畸變因子。一般情況下，第一項(xiàng)用于描述徑向畸變已經(jīng)足夠，所以在式(2.14)中，只考慮一次項(xiàng)，忽略掉了其余高階項(xiàng)。2.2相機(jī)標(biāo)定相機(jī)成像的幾何模型確定了3D場(chǎng)景空間中某點(diǎn)的位置與其在圖像中對(duì)應(yīng)點(diǎn)的對(duì)應(yīng)關(guān)系。相機(jī)參數(shù)分為內(nèi)部參數(shù)和外部參數(shù)，相機(jī)標(biāo)定的主要目的是確定相機(jī)的內(nèi)參數(shù)，但是，將內(nèi)部參數(shù)與外部參數(shù)分離并不容易。標(biāo)定過(guò)程需要獲取用標(biāo)校對(duì)象拍攝的幾張圖像。如圖2.2所示棋盤格，其由黑白相間的方格組成，整體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔鮮明，由于高的白色和黑色對(duì)比度，黑白相交處通常被選為相機(jī)標(biāo)定時(shí)的標(biāo)記點(diǎn)，該標(biāo)記點(diǎn)的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定且易于提齲提取標(biāo)記點(diǎn)后，需要建立對(duì)應(yīng)關(guān)系。圖2.2相機(jī)標(biāo)定的棋盤圖案(9*6格)當(dāng)有一組n個(gè)坐標(biāo)已知3D點(diǎn)和對(duì)應(yīng)坐標(biāo)也已知圖像點(diǎn)，對(duì)于每個(gè)對(duì)應(yīng)關(guān)系，建立一個(gè)類似式(2.8)的方程，來(lái)確定未知的相機(jī)參數(shù)。式(2.8)的缺點(diǎn)是未知數(shù)彼此相乘，即式(2.8)是非線性的難以求解。因此，不能直接確定內(nèi)部和外部參數(shù)，而應(yīng)分兩個(gè)階段進(jìn)行。首先計(jì)算投影矩陣M的12個(gè)元素，然后從投影矩陣M中提取內(nèi)部和外部參數(shù)。

蘭州交通大學(xué)工程碩士學(xué)位論文-17-推導(dǎo)出：31/det(B)(2.29)進(jìn)一步得到：11MM=(RRt)(2.30)式(2.32)左側(cè)矩陣的前三列表示旋轉(zhuǎn)矩陣R，當(dāng)旋轉(zhuǎn)矩陣R求出來(lái)之后，就可以通過(guò)將左側(cè)矩陣的第四列乘以RT來(lái)簡(jiǎn)單地確定t。2.3圖像之間的幾何關(guān)系-對(duì)極幾何2.3.1對(duì)極幾何圖2.3展示出了兩個(gè)圖像之間的一對(duì)正確匹配的特征點(diǎn)。當(dāng)存在大量這種正確匹配的對(duì)時(shí)，相機(jī)姿態(tài)在兩幀之間的變化可以通過(guò)建立對(duì)應(yīng)關(guān)系進(jìn)行估計(jì)。?堄慪慪ぜ慪慪灴慪遤慪ち慪慪灙慪慪達(dá)慪灚慪QO1O2°e`PZ`Dr`e@`m`p@`{`eweZ`e1e2q1q2l1l2I1I2àew`fw

本文編號(hào)：3374726