基于单个SIFT特征的相对位姿估计方法

作     者：谭泽 关棒磊 孙祥一 TAN Ze;GUAN Banglei;SUN Xiangyi

作者机构：国防科技大学空天科学学院图像测量与视觉导航湖南省重点实验室湖南长沙410073 

出 版 物：《实验力学》 (Journal of Experimental Mechanics)

年 卷 期：2024年第39卷第2期

页      面：183-194页

核心收录：

学科分类：08[工学] 0801[工学-力学（可授工学、理学学位）] 080102[工学-固体力学] 

基　　金：国家自然科学基金项目(11902349) 湖南省自然科学基金项目(2020JJ5645)。 

主　　题：位姿估计 随机采样一致算法 自动驾驶 平面运动 精密光测 

摘      要：位姿估计是精密光测和自动驾驶的基本问题之一。针对自动驾驶等实际应用中,相机在平面上运动,相机位姿的自由度为3的情况,本文提出了基于单个SIFT特征的相机相对位姿估计方法。由于单目相机无法恢复平移尺度,因此相机运动的自由度减少为仅有旋转角和平移角的两自由度。通过观测地面,可以得到包含相机运动和平面法向量的地面单应信息,因此可以通过提取地面同名点估计单应矩阵来恢复相机运动。为了减少RANSAC迭代次数、提高算法效率,引入SIFT特征进行位姿估计。SIFT特征包括2幅图像中同名点图像坐标以及其特征旋转和特征尺度,可以扩充单个点对中包含的信息,有效减少求解单应矩阵所需点对数量。针对平面二自由度运动情况,本文使用单个SIFT特征点对完成单应矩阵的估计,并采用随机采样一致算法对结果进行优化,最终分解单应矩阵得到相对位姿估计结果。在仿真实验及真实实验中与2pt方法和5pt方法进行对比,证明了所提出的方法是有效的。