一种基于直线特征的单目视觉位姿测量方法.docVIP

光 电 子 ·激 光 Journal of Optoelectronics ·Laser 第 21 卷 第 6 期 2010 年 6 月 Vol . 21 No . 6 J un. 2010 ① 一种基于直线特征的单目视觉位姿测量方法3 赵汝进1 ,2 3 3 , 张启衡1 , 左颢睿1 ,2 , 吴明军1 ,2 (1. 中国科学院 光电技术研究所 ,四川成都 610209 ; 2. 中国科学院 研究生院 ,北京 100039) 摘要 :提出了一种基于直线特征的单目视觉位姿测量方法 Soft Newton 。构造了新颖的目标直线与图像直线匹 配评价函数 ,避免检测图像中直线的端点 ,最终通过软决策技术确定直线特征匹配关系 ,并采用高斯牛顿迭代 算法基于全透视成像模型解算目标位姿。和 POSIT 算法相比 ,高斯牛顿迭代算法保持了旋转矩阵的正交性 , 提高位姿解算精度。仿真图像实验中 ,在干扰直线和噪声存在的情况下算法经过 29 次迭代解算得到正确的直 线特征匹配矩阵 ,姿态误差小于 0. 2°,位移误差小于 0. 5 mm。仿真图像和实际图像实验结果均表明 Soft New2 ton 具有较高解算精度和较强的鲁棒性。 关键词 :单目视觉 ; 位姿; 软决策 ; 高斯牛顿法 中图分类号 : TP39 文献标识码 :A 文章编号 :100520086 (2010) 0620894204 A mono2vision method of measuring pose based on line features ZHAO Ru2jin1 ,2 3 3 , ZHAN G Qi2heng1 , ZUO Hao2rui1 ,2 , WU Ming2jun1 ,2 (1. Instit ute of Optics and Elect ronics ,Chinese Academy of Sciences ,Chengdu 610209 ,China ; 2. Graduate School of t he Chinese Academy of Sciences ,Beijing 100039 ,China) Abstract :A new mono2vision algorit hm to measure pose based on line feat ures , called Soft Newton ,is proposed. The new evaluating f unction for t he matches bet ween image lines and object lines is const ruc2 ted ,which avoids detecting t he lines endpoint s in image. The algorit hm applies Soft2Assign technique to determining t he correspondence of lines feat ure bet ween image and object . Fut hermore , Gauss2Newton iterative algorit hm ,t hat computes object pose under a f ull2perspective camera model ,keep s t he rotation mat rix ort hogonal and get s higher precise result s. Experimentally ,t he simulated images wit h dist urbing lines and noise are measured by Soft Newton. After 29 times of iteration ,t he accurate match mat rix of lines feat ure is achieved. As a result ,t he attit ude error is less t han 0. 2°,and t he position error is less t han 0. 5 mm. Experiment s involving synt hesis images as well as real images demonst rates t he robust2 ness and accuracy of Soft Newton. Key words :mono2vision ; pose ; soft2assign ; Gauss2Newton algorit hm 法结