基于ORB特征的单目视觉定位算法研究-计算机科学.PDF

Vo 1. 43 No. 6A 第 43 卷第6A 期 计算机科学 2016 年 6 月 Computer Science June 2016 基于 ORB 特征的单目视觉定位算法研究 朱永丰1 朱述龙1 张静静2 朱永康3 (信息工程大学导航与空天目标工程学院 郑州I 45000 1)1 (河南大学环境与规划学院 开封 475004)2 (佛山市高明区技工学校佛山 528500)3 摘 要 针对大范围室外场景和具有重复、高频纹理特征(例如水泥地、草坪)的场景，提出了一种鲁棒性强、定位精度 高、速度更快的视觉定位算法。采用 8 级图像金字塔的 ORB COriented FAST and Rotated BRIEF)特征描述子提取图 像特征点，通过K近邻CKNN) 匹配相邻图像序列的特征点对，依次解算基础矩阵F 和本质矩阵 E，采用自适应法利用 羊应矩阵和本质矩阵进行位姿估计，最后解算两帧图像间相机刚体运动的旋转R 和平移 t ，利用三角测量法则求解出 匹配点的三维坐标，重建相机运动轨迹。为了提高算法性能，提出采用最小化基于点特征的非线性重投影误差优化三 维点。通过调用 OpenCV 在 C++中实现，对所采集的数据集进行测试，测试结果表明，该方法比传统的 3D 位姿估计 更优，实时可行。由于其基于羊目而实现，因此无法得到尺度信息。 关键词 视觉定位，运动估计，ORB，特征点匹配，特征跟踪 中圄法分类号 TP39 1. 7 文献标识码 A Monocular Vision Alignment Algorithm ßased on ORB ZHU Yong-feng1 ZHU Shu-long1 ZHANG Jing-jint ZHU Yong-kant CInstitute of Navigation and Aerospace ,Inforrnation Engineering University ,Zhengzhou 450001 ,China) 1 (College of Environment and Planning ,Henan University ,Kaifeng 475004 ,China)2 (Gaoming District of Foshan City Technical Sch∞I ， Foshan 5Z8500 ,China)3 Abstract We proposed a monocular visuallocation algorithm which is faster ,higher precise ,and more robustness than current state-of-the-art methods in a wide range , repeated ,high-frequency texture features Cfor example , cement , lawn) scenes. We extracted ORB Coriented fast and rotated brief) feature of sequences ,matched point matches of images by using KNN ,then computed the fundamental matrix F and the essential matrix E and used them to compute the initial ca