专利摘要

本申请涉及一种像机与惯性测量单元旋转关系校准方法、装置和设备。所述方法包括：获取像机拍摄的第一图像和第二图像，提取第一图像和第二图像的仿射匹配点对；根据第一图像和第二图像的单应性矩阵与旋转矩阵和平移向量的第一关系，建立单应性矩阵与第一齐次坐标和第二齐次坐标的第二关系；根据仿射变换矩阵，建立仿射变换矩阵和旋转矩阵的第三关系；根据第二关系和第三关系，得到多项式方程组；获取初始安装参数，将多项式方程组进行一阶近似，得到阶数为2的简化的多项式方程组；采用解算器对简化的多项式方程组进行求解，得到待标定的旋转矩阵以及平移向量。采用本方法能够实现旋转关系的快速校正。

权利要求

1.一种像机与惯性测量单元旋转关系校准方法，其特征在于，所述方法包括：

获取像机拍摄的第一图像和第二图像，提取第一图像和第二图像的仿射匹配点对；每对仿射匹配点对包括的第一图像的第一齐次坐标和第二图像中图像点的第二齐次坐标，以及一个仿射变换矩阵；

根据所述第一图像和所述第二图像的单应性矩阵与第一图像到第二图像变换的旋转矩阵和平移向量的第一关系，建立所述单应性矩阵与所述第一齐次坐标和所述第二齐次坐标的第二关系；

根据所述第一图像和所述第二图像中的所述仿射变换矩阵，基于所述单应性矩阵，建立所述仿射变换矩阵和所述旋转矩阵的第三关系；

根据所述第二关系和所述第三关系，得到多项式方程组；其中，所述多项式方程组的阶数为6，未知数为3个旋转参数和3个平移参数；

获取惯性测量单元和像机之间的初始安装参数，根据所述初始安装参数将所述多项式方程组进行一阶近似，得到阶数为2的简化的多项式方程组；

采用解算器对所述简化的多项式方程组进行求解，得到待标定的旋转矩阵以及平移向量；

在根据所述第二关系和所述第三关系，得到多项式方程组之前，所述方法还包括：

根据所述第二关系和所述第三关系，得到六个方程为：

其中，是第行、第列的元素，，H表示单应性矩阵，仿射匹配点对为，其中，和是第一图像和第二图像中齐次坐标形式的对应点对，A表示仿射变换矩阵，是的第行、第列元素，，和是第个图像中的方向，，表示深度投影，取值为的最后一行；

根据六个方程，得到多项式方程组。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

获取第一图像和第二图像中多个匹配内点对；

根据所述匹配内点对和所述单应性矩阵，计算重投影误差；

根据所述重投影误差构建转化误差代价函数，以校正后的旋转矩阵为优化参数，最小化所述误差代价函数得到优化旋转矩阵。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述第一图像和所述第二图像的单应性矩阵与第一图像到第二图像变换的旋转矩阵和平移向量的第一关系，建立所述单应性矩阵与所述第一齐次坐标和所述第二齐次坐标的第二关系，包括：

获取所述第一图像和所述第二图像的单应关系为：

其中，分别表示第一图像中的图像点的第一齐次坐标和第二图像中图像点的第二齐次坐标，H表示单应性矩阵，R表示旋转矩阵，t表示平移向量，d表示第一图像坐标系到3D地面的距离，表示3D地面在第一图像坐标系中的单位法向量；

根据所述单应关系，得到所述第一图像和所述第二图像的单应性矩阵与第一图像到第二图像变换的旋转矩阵和平移向量的第一关系为：

其中，表示对R校准后的旋转矩阵，T表示对t校准后的平移向量，表示像机拍摄第一图像时惯性测量单元输出的角度信息，表示像机拍摄第二图像时惯性测量单元输出的角度信息，表示3D地面在校准后第一图像坐标系中的单位法向量；

根据所述第一关系，建立所述单应性矩阵与所述第一齐次坐标和所述第二齐次坐标的第二关系为：

其中，是第行、第列的元素，。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，根据所述第一图像和所述第二图像中的所述仿射变换矩阵，基于所述单应性矩阵，建立所述仿射变换矩阵和所述旋转矩阵的第三关系，包括：

获取所述第一图像和所述第二图像中的仿射匹配点对；其中，和是第一图像和第二图像中齐次坐标形式的对应点对，A表示仿射变换矩阵；

根据所述单应性矩阵，建立所述仿射变换矩阵和所述旋转矩阵的第三关系为：

其中，是的第行、第列元素，，和是第个图像中的方向，；表示深度投影，取值为的最后一行。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，在根据所述第二关系和所述第三关系，得到多项式方程组之前，所述方法还包括：

采用欧拉角对旋转矩阵进行参数化，得到第四关系为：

；

根据所述第二关系和所述第三关系，得到多项式方程组，包括：

根据所述第二关系、所述第三关系和所述第四关系，得到多项式方程组为：

其中，，。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，获取惯性测量单元和像机之间的初始安装参数，根据所述初始安装参数将所述多项式方程组进行一阶近似，得到阶数为2的简化的多项式方程组，包括：

获取惯性测量单元和像机之间的初始安装参数；

基于小角度的旋转矩阵，得到所述初始安装参数与所述旋转矩阵的关系为：

其中，是基于小角度的旋转矩阵；

对进行一阶近似，得到：

其中，是由三维向量组成的反对称矩阵，是单位矩阵；

根据的一阶近似，对所述第一关系进行转换，得到：

根据转换后的第一关系，对所述多项式方程组进行一阶近似，得到阶数为2的简化的多项式方程组为：

其中，。

7.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，获取第一图像和第二图像中多个匹配内点对，包括：

将优化多项式方程组的每个解转化为输出单应性矩阵；

根据所述输出单应性矩阵判断运动后图像的匹配点对之间的内点。

8.一种像机与惯性测量单元旋转关系校准装置，其特征在于，所述装置包括：

数据获取模块，用于获取像机拍摄的第一图像和第二图像，提取第一图像和第二图像的仿射匹配点对；每对仿射匹配点对包括的第一图像的第一齐次坐标和第二图像中图像点的第二齐次坐标，以及一个仿射变换矩阵；

第二关系建立模块，根据所述第一图像和所述第二图像的单应性矩阵与第一图像到第二图像变换的旋转矩阵和平移向量的第一关系，建立所述单应性矩阵与所述第一齐次坐标和所述第二齐次坐标的第二关系；

第三关系建立模块，用于根据所述第一图像和所述第二图像中的所述仿射变换矩阵，基于所述单应性矩阵，建立所述仿射变换矩阵和所述旋转矩阵的第三关系；

方程组建立模块，用于根据所述第二关系和所述第三关系，得到多项式方程组；其中，所述多项式方程组的阶数为6，未知数为3个旋转参数和3个平移参数；

方程组简化模块，用于获取惯性测量单元和像机之间的初始安装参数，根据所述初始安装参数将所述多项式方程组进行一阶近似，得到阶数为2的简化的多项式方程组；

解算模块，用于采用解算器对所述简化的多项式方程组进行求解，得到待标定的旋转矩阵以及平移向量；

方程组建立模块还用于根据所述第二关系和所述第三关系，得到六个方程为：

其中，是第行、第列的元素，，H表示单应性矩阵，仿射匹配点对为，其中，和是第一图像和第二图像中齐次坐标形式的对应点对，A表示仿射变换矩阵，是的第行、第列元素，，和是第个图像中的方向，，表示深度投影，取值为的最后一行；

根据六个方程，得到多项式方程组。

9.一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至7中任一项所述方法的步骤。

10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至7中任一项所述的方法的步骤。

像机与惯性测量单元旋转关系校准方法、装置和设备专利购买费用说明

Q：办理专利转让的流程及所需资料

A：专利权人变更需要办理著录项目变更手续，有代理机构的，变更手续应当由代理机构办理。

1：专利变更应当使用专利局统一制作的“著录项目变更申报书”提出。

2：按规定缴纳著录项目变更手续费。

3：同时提交相关证明文件原件。

4：专利权转移的，变更后的专利权人委托新专利代理机构的，应当提交变更后的全体专利申请人签字或者盖章的委托书。

Q:专利著录项目变更费用如何缴交

A：（1）直接到国家知识产权局受理大厅收费窗口缴纳,（2）通过代办处缴纳，（3）通过邮局或者银行汇款,更多缴纳方式

Q：专利转让变更，多久能出结果

A：著录项目变更请求书递交后，一般1-2个月左右就会收到通知，国家知识产权局会下达《转让手续合格通知书》。