一种基于视觉回环校准陀螺仪的扫地机定位方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种基于视觉回环校准陀螺仪的扫地机定位方法及装置，其中，扫地机定位方法包括：采集当前环境的图片，并选择保存当前环境的图片中的关键帧图片；获取并保存相邻时间的两个关键帧图片之间对应的陀螺仪信息和里程计信息；寻找与当前帧图片相似的历史帧图片，以形成视觉回环；通过陀螺仪信息和里程计信息获得当前帧图片和目标历史帧图片之间的真实位置信息，目标历史帧图片为历史帧图片中与当前帧图片形成视觉回环的图片；根据所述真实位置信息更新当前帧图片对应的陀螺仪数据和里程计数据，完成定位。本发明专利技术基于视觉回环快速计算得到当前帧图片的真实位置信息，减少计算复杂度，完成更新陀螺仪和里程计信息，实现准确定位。

A Location Method and Device of Sweeper Based on Visual Loop Calibration Gyroscope

The invention provides a sweeper positioning method and device based on visual loop calibration gyroscope, in which the sweeper positioning method includes: collecting pictures of current environment, selecting and saving key frame pictures in pictures of current environment, acquiring and saving gyroscope information and odometer information corresponding to two key frame pictures of adjacent time, and searching for pictures of current frame. Similar historical frame pictures are used to form visual loops; real location information between current frame pictures and target historical frame pictures is obtained by gyroscope information and odometer information; target historical frame pictures are pictures of historical frame pictures forming visual loops with current frame pictures; gyroscope data and odometer data corresponding to current frame pictures are updated according to the real location information. Complete the positioning. The invention obtains the real position information of the current frame picture based on fast calculation of visual loop, reduces the computational complexity, completes the update of gyroscope and odometer information, and realizes accurate positioning.

【技术实现步骤摘要】
一种基于视觉回环校准陀螺仪的扫地机定位方法及装置
本专利技术涉及
，具体为一种基于视觉回环校准陀螺仪的扫地机定位方法及系统。
技术介绍
扫地机作为一种智能家用电器，能够凭借一定的人工智能自动在房间内完成地板清理工作，被广大消费者所喜爱。现有的扫地机通过传感器感知环境和自身状态，进而实现在有障碍物的环境中自主运动。而由于扫地机自身陀螺仪与里程计传感器误差的存在，扫地机无可避免地会出现定位不准确的现象。因此，如何快捷地校准扫地机陀螺仪，实现准确定位对扫地机的智能化具有重要的意义。
技术实现思路
本专利技术的目的旨在于提供一种基于视觉回环校准陀螺仪的扫地机定位方法及装置，纠正扫地机在工作过程中产生的定位误差，降低计算复杂度。为实现上述目的，本专利技术提供一种基于视觉回环校准陀螺仪的扫地机定位方法，包括：采集当前环境的图片，并选择保存当前环境的图片中的关键帧图片；获取并保存相邻时间的两个所述关键帧图片之间对应的陀螺仪信息和里程计信息；寻找与当前帧图片相似的历史帧图片，以形成视觉回环；通过所述陀螺仪信息和里程计信息获得所述当前帧图片和目标历史帧图片之间的真实位置信息，所述目标历史帧图片为所述历史帧图片中与所述当前帧图片形成视觉回环的图片；根据所述真实位置信息更新所述当前帧图片对应的陀螺仪数据和里程计数据，完成定位。进一步的，所述通过所述陀螺仪信息和里程计信息获得所述当前帧图片和目标历史帧图片之间的真实位置信息的步骤，包括：获取所述当前帧图片相邻的指定数量的所述历史帧图片之间的图片位置信息和里程计信息；获取所述当前帧图片和所述目标历史帧图片之间的图片位置信息；通过如下公式计算得到所述当前帧图片和所述目标历史帧图片之间的真实位置信息：真实位置关系＝所述当前帧图片和所述目标历史帧图片之间的图片位置信息×S；其中，S＝所述指定数量的所述历史帧图片之间的里程计信息/所述指定数量的所述历史帧图片之间的图片位置信息。进一步的，所述根据所述真实位置信息更新所述当前帧图片对应的陀螺仪数据和里程计数据，完成定位的步骤，包括：获取所述目标历史帧的陀螺仪信息，以此更新所述当前帧图片的陀螺仪数据；将所述当前帧图片对应的里程计数据替换为所述真实位置信息；综合所述当前帧图片对应的陀螺仪数据和里程计数据，重新完成定位。进一步的，所述采集当前环境的图片，并选择保存当前环境的图片中的关键帧图片的步骤，包括：判断通过视觉传感器采集的当前环境的图片中的第一图片，是否具有达到预设数量的特征；若具有，则判定所述第一图片为所述关键帧图片；保存所述关键帧图片。进一步的，所述寻找与当前帧图片相似的历史帧图片的步骤，包括：把采集到的所述图片中的各特征一一对应成各单词，将各所述单词汇总成单词树型的视觉字典；计算所述当前帧图片的特征在所述视觉字典中的DBOW映射；通过比对所述DBOW映射，找到与所述当前帧图片最相似的历史帧图片，以形成视觉回环。本专利技术还提供了一种基于视觉回环校准陀螺仪的扫地机定位装置，包括：获取模块，用于采集当前环境的图片，并选择保存当前环境的图片中的关键帧图片；检测模块，用于获取并保存相邻时间的两个所述关键帧图片之间对应的陀螺仪信息和里程计信息；计算模块，用于通过所述陀螺仪信息和里程计信息获得所述当前帧图片和目标历史帧图片之间的真实位置信息；更新模块，用于根据所述真实位置信息跟新所述当前帧图片对应的陀螺仪数据和里程计数据，完成定位。进一步的，所述计算模块，包括：第一获取单元，用于获取所述当前帧图片相邻的指定数量的所述历史帧图片之间的图片位置信息和里程计信息；第二获取单元，用于获取所述当前帧图片和所述目标历史帧图片之间的图片位置信息；计算单元，用于计算得到所述当前帧图片和所述目标历史帧图片之间的真实位置信息。进一步的，所述更新模块，包括：调用单元，用于获取所述目标历史帧的陀螺仪信息，以此更新所述当前帧图片的陀螺仪数据；替换单元，用于将所述当前帧图片对应的里程计数据替换为所述真实位置信息；定位单元，用于综合所述当前帧图片对应的陀螺仪数据和里程计数据，重新完成定位。进一步的，所述采集模块，包括：判断单元，用于判断通过视觉传感器采集的当前环境的图片中的第一图片，是否具有达到预设数量的特征；判定单元，用于当前环境的图片中的第一图片具有达到预设数量的特征，判定所述第一图片为所述关键帧图片；保存单元，用于保存所述关键帧图片。进一步的，所述检测模块，包括：汇总单元，用于把采集到的所述图片中的各特征一一对应成各单词，将各所述单词汇总成单词树型的视觉字典；映射单元，用于计算所述当前帧图片的特征在所述视觉字典中的DBOW映射；比对单元，用于通过比对所述DBOW映射，找到与所述当前帧图片最相似的历史帧图片，以形成视觉回环。本专利技术提供了一种基于视觉回环校准陀螺仪的扫地机定位方法及装置，能够基于视觉回环快速计算得到当前帧的真实位置信息，在保证扫地机定位精度的前提下，用更加简单的方式来校正扫地机的陀螺仪，减少计算复杂度，纠正扫地机在运动过程中所产生的误差，实现准确定位。附图说明图1为本专利技术一实施例的基于视觉回环校准陀螺仪的扫地机定位方法的流程示意图；图2为本专利技术一实施例的基于视觉回环校准陀螺仪的扫地机定位装置的结构框图；图3为本专利技术一实施例的计算模块的结构框图；图4为本专利技术一实施例的更新模块的结构框图；图5为本专利技术一实施例的采集模块的结构框图；图6为本专利技术一实施例的检测模块的结构框图。具体实施方式应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。本
技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)，具有与本专利技术所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语，应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样被特定定义，否则不会用理想化或过于正式的含义来解释。参照图1，为本专利技术一实施例中的一种基于视觉回环校准陀螺仪的扫地机定位方法，包括：S1：采集当前环境的图片，并选择保存当前环境的图片中的关键帧图片。本实施例中，扫地机的视觉传感器在扫地机开始运动时就开始对周围环境进行图片采集，并且选择具有丰富参照物可作为特征的图片作为关键帧图片保存。由于扫地机最开始的时候还没有运动，因此此时的关键帧图片的陀螺仪信息和里程计信息没有产生误差。S2：获取并保存相邻时间的两个所述关键帧图片之间对应的陀螺仪信息和里程计信息。本实施例中扫地机在采集关键帧图片的同时，会同时记录相邻时间的两个关键帧图片之间的陀螺仪信息和里程计信息，以保证不会因为所采集的关键帧图片之间相隔时间太长导致误差过大。S3：寻找与当前帧图片相似的历史帧图片。本实施例中建立词袋模型加速特征匹配，将关键帧图片中的各特征一一对应训练成视觉词典，计算当前帧图片特征点在视觉词典中的DBOW映射，利用视觉词典即可找到与当前帧图片最相似的关键帧图片，判断形成视觉回环。S4：通过所述陀螺仪信息和里程计信息获得所述当前帧图片和与目标历史帧图片之间的真实位置信息，所述目标历史帧图片为所述历史帧图片中与所述当前帧图片形成视觉回环的图片。本实施例中，由于各相邻历史帧图片之间的图片位置信息和里程计信息之间存在一个特定的失真系数，通过计本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于视觉回环校准陀螺仪的扫地机定位方法，其特征在于,包括：采集当前环境的图片，并选择保存当前环境的图片中的关键帧图片；获取并保存相邻时间的两个所述关键帧图片之间对应的陀螺仪信息和里程计信息；寻找与当前帧图片相似的历史帧图片，以形成视觉回环；通过所述陀螺仪信息和里程计信息获得所述当前帧图片和目标历史帧图片之间的真实位置信息，所述目标历史帧图片为所述历史帧图片中与所述当前帧图片形成视觉回环的图片；根据所述真实位置信息更新所述当前帧图片对应的陀螺仪数据和里程计数据，完成定位。

【技术特征摘要】
1.一种基于视觉回环校准陀螺仪的扫地机定位方法，其特征在于,包括：采集当前环境的图片，并选择保存当前环境的图片中的关键帧图片；获取并保存相邻时间的两个所述关键帧图片之间对应的陀螺仪信息和里程计信息；寻找与当前帧图片相似的历史帧图片，以形成视觉回环；通过所述陀螺仪信息和里程计信息获得所述当前帧图片和目标历史帧图片之间的真实位置信息，所述目标历史帧图片为所述历史帧图片中与所述当前帧图片形成视觉回环的图片；根据所述真实位置信息更新所述当前帧图片对应的陀螺仪数据和里程计数据，完成定位。2.根据权利要求1所述的基于视觉回环校准陀螺仪的扫地机定位方法，其特征在于,所述通过所述陀螺仪信息和里程计信息获得所述当前帧图片和目标历史帧图片之间的真实位置信息的步骤，包括：获取所述当前帧图片相邻的指定数量的所述历史帧图片之间的图片位置信息和里程计信息；获取所述当前帧图片和所述目标历史帧图片之间的图片位置信息；通过如下公式计算得到所述当前帧图片和所述目标历史帧图片之间的真实位置信息：真实位置关系＝所述当前帧图片和所述目标历史帧图片之间的图片位置信息×S；其中，S＝所述指定数量的所述历史帧图片之间的里程计信息/所述指定数量的所述历史帧图片之间的图片位置信息。3.根据权利要求1所述的基于视觉回环校准陀螺仪的扫地机定位方法，其特征在于，所述根据所述真实位置信息更新所述当前帧图片对应的陀螺仪数据和里程计数据，完成定位的步骤，包括：获取所述目标历史帧的陀螺仪信息，以此更新所述当前帧图片的陀螺仪数据；将所述当前帧图片对应的里程计数据替换为所述真实位置信息；综合所述当前帧图片对应的陀螺仪数据和里程计数据，重新完成定位。4.根据权利要求1所述的基于视觉回环校准陀螺仪的扫地机定位方法，其特征在于，所述采集当前环境的图片，并选择保存当前环境的图片中的关键帧图片的步骤，包括：判断通过视觉传感器采集的当前环境的图片中的第一图片，是否具有达到预设数量的特征；若具有，则判定所述第一图片为所述关键帧图片；保存所述关键帧图片。5.根据权利要求1所述的基于视觉回环校准陀螺仪的扫地机定位方法，其特征在于,所述寻找与当前帧图片相似的历史帧图片的步骤，包括：把采集到的所述图片中的各特征一一对应成各单词，将各所述单词汇总成单词树型的视觉字典；计算所述当前帧图片的特征在所述视觉字典中的DBOW...

【专利技术属性】
技术研发人员：周毕兴，张立新，
申请(专利权)人：深圳市沃特沃德股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44