位姿实时跟踪方法、设备、计算机可读介质和程序产品技术

本申请提供一种位姿实时跟踪方法、设备、计算机可读介质和程序产品。该方法包括：采集待跟踪物体的当前帧，提取当前帧中的特征直线段；通过三维模型的控制直线段及前一帧解算得到的物体位姿，计算控制直线段在前一帧中的投影直线段，投影直线段表示控制直线段在前一帧中的投影位置；基于投影直线段，在当前帧中搜索相匹配的特征直线段，相匹配的特征直线段表示控制直线段在当前帧中的投影位置；基于当前帧与前一帧中投影位置差异，对待跟踪物体的位姿参数进行解算、更新，实现待跟踪物体的位姿实时跟踪。本申请的方法，提高了二维图像与三维场景之间对应关系的准确性，从而提升了目标物体位姿实时跟踪的准确率。物体位姿实时跟踪的准确率。物体位姿实时跟踪的准确率。

【技术实现步骤摘要】
位姿实时跟踪方法、设备、计算机可读介质和程序产品


[0001]本申请实施例涉及目标跟踪
，尤其涉及一种位姿实时跟踪方法、设备、计算机可读介质和程序产品。

技术介绍

[0002]从二维图像中恢复目标物体的三维信息(6
‑
Degree of Freedom，简称6
‑
DOF位姿) 进行实时跟踪，一直是计算机视觉领域的研究热点，而目前常用的跟踪算法是通过分析连续帧间的边缘位移来估计当前帧相对于前一帧的相对位姿，通过增量更新的方式获得待跟踪物体每帧的位姿，实现实时跟踪。
[0003]在弱纹理场景中，对于直线条边缘特征比较明显的目标物体，现有技术中，大多采用RAPID(Real
‑
time Attitude and Position Determination)方法，通过在邻域内搜索强梯度点进行。
[0004]然而，现有技术在进行搜索时容易将检测到的噪声点或干扰点错误匹配成对应点，造成二维图像与三维场景之间对应关系不准确，从而无法准确进行目标物体的位姿实时跟踪。

技术实现思路

[0005]本申请提供一种位姿实时跟踪方法、设备、计算机可读介质和程序产品。用以解决现有技术在进行搜索时容易将检测到的噪声点或干扰点错误匹配成对应点，造成二维图像与三维场景之间对应关系不准确，从而无法对目标物体进行准确的位姿实时跟踪的问题。
[0006]第一方面，本申请提供一种位姿实时跟踪方法，包括：
[0007]采集待跟踪物体的当前帧，提取当前帧中的特征直线段；通过三维模型的控制直线段及前一帧解算得到的物体位姿，计算控制直线段在前一帧中的投影直线段，投影直线段表示控制直线段在前一帧中的投影位置；基于投影直线段，在当前帧中搜索相匹配的特征直线段，相匹配的特征直线段表示控制直线段在当前帧中的投影位置；基于当前帧与前一帧中投影位置差异，对待跟踪物体的位姿参数进行解算、更新，实现待跟踪物体的位姿实时跟踪。
[0008]第二方面，本申请实施例提供一种位姿实时跟踪装置，包括：
[0009]采集模块，用于采集待跟踪物体的当前帧，提取当前帧中的特征直线段；
[0010]第一计算模块，用于通过三维模型的控制直线段及前一帧解算得到的物体位姿，计算控制直线段在前一帧中的投影直线段，投影直线段表示控制直线段在前一帧中的投影位置；
[0011]搜索模块，用于基于投影直线段，在当前帧中搜索相匹配的特征直线段，相匹配的特征直线段表示控制直线段在当前帧中的投影位置；
[0012]第二计算模块，基于当前帧与前一帧中投影位置差异，对待跟踪物体的位姿参数进行解算、更新，实现待跟踪物体的位姿实时跟踪。
[0013]第三方面，本申请实施例提供一种位姿实时跟踪设备，
[0014]包括：存储器，处理器；
[0015]存储器；用于存储处理器可执行指令的存储器；
[0016]其中，处理器被配置为运行存储器中存储的指令以执行第一方面任一项位姿实时跟踪方法。
[0017]第四方面，本申请实施例提供一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质中存储有计算机执行指令，计算机执行指令被处理器执行时用于实现第一方面任一项位姿实时跟踪方法。
[0018]第五方面，本申请实施例提供一种计算机程序产品，包括计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现第一方面任一项位姿实时跟踪方法。
[0019]本申请提供的一种位姿实时跟踪方法、设备、计算机可读介质和程序产品。通过采集待跟踪物体的当前帧，提取当前帧中的特征直线段；通过三维模型的控制直线段及前一帧解算得到的物体位姿，计算控制直线段在前一帧中的投影直线段，投影直线段表示控制直线段在前一帧中的投影位置；基于投影直线段，在当前帧中搜索相匹配的特征直线段，相匹配的特征直线段表示控制直线段在当前帧中的投影位置；基于当前帧与前一帧中投影位置差异，对待跟踪物体的位姿参数进行解算、更新，实现待跟踪物体的位姿实时跟踪。本申请的方法，提高了二维图像与三维场景之间对应关系的准确正确性，从而提升了目标物体位姿实时跟踪的准确率。
附图说明
[0020]为了更清楚地说明本专利技术或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0021]图1为本申请实施例提供的一种位姿实时跟踪方法流程图；
[0022]图2为本申请实施例提供的又一种位姿实时跟踪方法流程图；
[0023]图3为本申请实施例在邻域内搜索对应点示意图；
[0024]图4为本申请实施例提供的再一种位姿实时跟踪方法流程图；
[0025]图5为本申请实施例在邻域内搜索对应直线段示意图；
[0026]图6为本申请实施例提供的一种位姿实时跟踪装置示意图；
[0027]图7为本申请实施例提供的一种电子设备的结构示意图。
具体实施方式
[0028]为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本申请保护的范围。
[0029]首先对本申请所涉及的名词进行解释：
[0030]RAPiD：Real
‑
time Attitude and Position Determination是一种基于模型的实
时跟踪算法，它利用观察到的图像特征来确定一个已知三维物体像对于摄像机的位姿，从而实现实时跟踪。
[0031]图像边缘：是指图像局部特性的不连续性，例如灰度级的突变，颜色的突变，纹理结构的突变等，它是图像分割所依赖的重要特征。
[0032]噪声点：是指被测量变量的随机误差和方差，本申请中特指图像噪声。
[0033]灰度化处理：是将彩色图像转化为灰度图像的过程。
[0034]欧氏距离：是指欧几里得度量，是一个通常采用的距离定义，在二维和三维空间中的欧氏距离就是两点之间的实际距离。
[0035]满足最小二乘：最小二乘法是一种数学优化技术，本申请中用于曲线拟合，可以简单的求得结果，且结果也更加准确。
[0036]Hough变换：一种图像处理中从图像识别几何形状的基本方法。Hough变换的基本原理是将影像空间中的直线变换到参数空间中，通过检测参数空间中的极值点，确定出该直线的描述参数，从而提取影像中的直线。
[0037]LSD：Line Segment Detector是一种直线段检测算法。该算法能在较短的时间内获得较高精度的直线段检测结果。LSD直线检测算法首先计算图像中所有点的梯度大小和方向，然后将梯度方向变化小本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种位姿实时跟踪方法，其特征在于，包括：采集待跟踪物体的当前帧，提取所述当前帧中的特征直线段；通过三维模型的控制直线段及前一帧解算得到的物体位姿，计算所述控制直线段在前一帧中的投影直线段，所述投影直线段表示所述控制直线段在前一帧中的投影位置；基于所述投影直线段，在所述当前帧中搜索相匹配的特征直线段，所述相匹配的特征直线段表示控制直线段在当前帧中的投影位置；基于当前帧与前一帧中投影位置差异，对所述待跟踪物体的位姿参数进行解算、更新，实现所述待跟踪物体的位姿实时跟踪。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述采集待跟踪物体的当前帧，提取所述当前帧中的特征直线段，包括：采集待跟踪物体的当前帧，对所述当前帧进行灰度化预处理；基于直线提取算法，提取所述灰度化当前帧中的特征直线段。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述通过三维模型的控制直线段及前一帧解算得到的物体位姿，计算所述控制直线段在前一帧中的投影直线段，包括：通过所述三维模型的控制直线段及前一帧解算得到的物体位姿，确定每条控制直线段两端点的投影坐标；根据所述每条控制直线段两端点的投影坐标，确定所述控制直线段在前一帧中的投影直线段，所述投影直线段表示所述控制直线段在前一帧中的投影位置。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述基于所述投影直线段，在所述当前帧中搜索相匹配的特征直线段，包括：基于所述投影直线段，对每条投影直线段在所述当前帧中的特征直线段中进行邻域搜索，确定所述相匹配的特征直线段，所述相匹配的特征直线段表示控制直线段在当前帧中的投影位置。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，基于所述投影直线段，所述进行邻域搜索，所述投影直线段与相匹配的特征直线段满足以下条件：所述投影直线段与特征直线段的平行度在预设平行度阈值范围内；所述投影直线段与特征直线段的距离在预设图像宽度的阈值范围内；将特征直线段的两端点沿垂向投影至相匹配的投影...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩鹏飞，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：