视觉定位与建图方法、装置及电子设备制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种视觉定位与建图方法、装置及电子设备，涉及智能定位的技术领域，该方法包括：获取地图信息；地图信息包括地图点及地图点的坐标信息；根据地图信息和预设的评价规则确定最优的观测方向，并根据最优的观测方向计算相机的旋转角度；根据旋转角度生成控制指令，并将控制指令发送至控制模块，以使控制模块控制相机转动；接收转动后的相机采集的图像，根据图像更新地图信息并生成当前定位，本发明专利技术可以提高定位与建图的准确性和稳定性。

Visual positioning and mapping methods, devices and electronic equipment

The invention provides a visual positioning and mapping method, device and electronic equipment, which relates to the technical field of intelligent positioning. The method includes: acquiring map information; map information includes coordinate information of map points and map points; determining the optimal observation direction according to map information and preset evaluation rules; and calculating the rotation angle of camera according to the optimal observation direction; The rotation angle generates control instructions and sends them to the control module so that the control module can control the rotation of the camera; the image collected by the rotating camera is received, the map information is updated according to the image and the current location is generated. The present invention can improve the accuracy and stability of the location and mapping.

【技术实现步骤摘要】
视觉定位与建图方法、装置及电子设备
本专利技术涉及智能定位
，尤其是涉及一视觉定位与建图方法、装置及设备。
技术介绍
同时定位与地图构建(SimultaneousLocalizationAndMapping，SLAM)是指：将一个机器人放入未知环境中的未知位置，实时求解机器人的位置与姿态并同时构建环境地图的技术。视觉SLAM以相机作为主要传感器获取信息，以求解机器人的位置与姿态，但是往往存在一些问题，比如在纹理单一场景表现较差。所谓纹理单一场景即相机画面中白墙、地砖等元素较多的场景。比如，雪地、浓雾天气、白色调室内环境、强反光地面等场景，都有可能导致视觉SLAM失效，从而影响机器人定位的精准度。而目前，尚未有方案能够克服视觉SLAM在纹理单一场景失效的问题。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种视觉定位与建图方法、装置及设备，能够增加视觉SLAM的适用场景，减少其失效次数，从而提高定位的准确性和稳定性。第一方面，本专利技术实施例提供了一种视觉定位与建图方法、装置及设备，该方法包括：获取地图信息；地图信息包括地图点及地图点的坐标信息；根据地图信息和预设的评价规则确定最优的观测方向，并根据最优的观测方向计算相机的旋转角度；根据旋转角度生成控制指令，并将控制指令发送至控制模块，以使控制模块控制相机转动；接收转动后的相机采集的图像，根据图像更新地图信息并生成当前定位。结合第一方面，本专利技术实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，根据地图信息和预设的评价规则确定最优的观测方向，并根据最优的观测方向计算相机的旋转角度的步骤，包括：根据地图信息确定地图点的数量分布最多的方向；将数量分布最多的方向作为最优的观测方向；根据最优的观测方向计算相机的旋转角度。结合第一方面及其第一种可能的实施方式，本专利技术实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，根据地图信息确定地图点的数量分布最多的方向的步骤，包括：获取坐标信息；将坐标信息投影到二维平面，得到投影信息；根据投影信息确定地图点的数量分布最多的方向。结合第一方面及其第二种可能的实施方式，本专利技术实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，将坐标信息投影到二维平面，得到投影信息的步骤，包括：将坐标信息投影到目标球面；根据目标球面得到二维平面，并生成投影信息。结合第一方面或其任一种可能的实施方式，本专利技术实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，接收转动后的相机采集的图像，根据图像更新地图信息并生成当前定位的步骤，包括：接收转动后的相机采集的图像；根据转动后的相机采集的图像和地图信息生成当前定位，并将相对地图信息中新增的图像的信息添加至地图信息。第二方面，本专利技术实施例还提供一种视觉定位与建图装置，包括：信息获取模块，用于获取地图信息；地图信息包括地图点及地图点的坐标信息；注意力转移模块，用于根据地图信息和预设的评价规则确定最优的观测方向，并根据最优的观测方向计算相机的旋转角度；控制模块，用于根据旋转角度生成控制指令，并将控制指令发送至控制模块，以使控制模块控制相机转动；定位建图模块，用于接收转动后的相机采集的图像，根据图像更新地图信息并生成当前定位。结合第二方面，本专利技术实施例提供了第二方面的第一种可能的实施方式，其中，注意力转移模块，还用于：根据地图信息确定地图点的数量分布最多的方向；将数量分布最多的方向作为最优的观测方向；根据最优的观测方向计算相机的旋转角度。结合第二方面及其第一种可能的实施方式，本专利技术实施例提供了第二方面的第二种可能的实施方式，其中，注意力转移模块还用于：获取坐标信息；将坐标信息投影到二维平面，得到投影信息；根据投影信息确定地图点的数量分布最多的方向。结合第二方面或其任一种可能的实施方式，本专利技术实施例提供了第二方面的第三种可能的实施方式，其中，定位建图模块，还用于：接收转动后的相机采集的图像；根据转动后的相机采集的图像和地图信息生成当前定位，并将相对地图信息中新增的图像的信息添加至地图信息。第三方面，本专利技术实施例还提供一种电子设备，包括存储器、处理器，存储器中存储有可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行计算机程序时实现上述第一方面任一种所述的方法的步骤。本专利技术实施例带来了以下有益效果：本专利技术实施例提供了一种视觉定位与建图方法、装置及设备，获取地图信息中的地图点及其坐标信息，并根据获得的上述地图信息和预设的评价规则确定最优的观测方向，从而可以根据最优的观测方向计算得到相机的旋转角度，进而根据旋转角度生成控制指令，并将控制指令发送至控制模块，以使控制模块控制相机转动，接收转动后的相机采集的图像，并根据图像更新地图信息，最终根据更新后的地图信息生成当前定位。本专利技术实施例可以提高定位与建图的准确性。本公开的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，或者，部分特征和优点可以从说明书推知或毫无疑义地确定，或者通过实施本公开的上述技术即可得知。为使本公开的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。附图说明为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例提供的视觉定位与建图方法流程图；图2为本专利技术实施例提供的视觉定位与建图方法实施流程示意图；图3为本专利技术实施例提供的视觉SLAM构建的稀疏地图；图4为本专利技术实施例提供的视觉定位与建图方法与现有方法性能对比图；图5为本专利技术实施例提供的视觉定位与建图装置结构示意框图；图6为本专利技术实施例提供的电子设备结构示意框图。图标：51-信息获取模块；52-注意力转移模块；53-控制模块；54-定位建图模块；61-存储器；62-处理器。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。移动机器人是集计算机技术、传感器技术、信息处理、电子工程、自动化控制工程以及人工智能于一体的复杂系统，是目前最活跃的领域之一。自20世纪90年代以来，移动机器人广泛应用于各个领域，同时它也象征着一个国家的科技与工业水平，其重要性不言而喻。现在，移动机器人的研究范围越来越广，人们已经不局限于让机器人去完成一些简单的、高重复性的工作，而是致力于使移动机器人智能化、自主化，以达到自主完成复杂的、高操作性的任务的目标。移动机器人自主在环境中移动的时候，需要不断问自己三个亘古不变的问题：我在哪？我周围的环境怎么样？我要到哪去？我在哪？就是移动机器人的定位问题，即以一种准确的方式去描述机器人在当前环境中的位姿。传统的GPS定位方法一般只能用于室外的开阔地带，在室内、水下和室外的一些被遮挡的区域，不能获得定位信息。所以，在这些情况下，机器人就要采取其他的措施进行定位，目前较为流行的有激光雷达、单目或多目相机等。我周围的环境怎么样本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种视觉定位与建图方法，其特征在于，包括：获取地图信息；所述地图信息包括地图点及所述地图点的坐标信息；根据所述地图信息和预设的评价规则确定最优的观测方向，并根据所述最优的观测方向计算相机的旋转角度；根据所述旋转角度生成控制指令，并将所述控制指令发送至控制模块，以使所述控制模块控制所述相机转动；接收转动后的相机采集的图像，根据所述图像更新所述地图信息并生成当前定位。

【技术特征摘要】
1.一种视觉定位与建图方法，其特征在于，包括：获取地图信息；所述地图信息包括地图点及所述地图点的坐标信息；根据所述地图信息和预设的评价规则确定最优的观测方向，并根据所述最优的观测方向计算相机的旋转角度；根据所述旋转角度生成控制指令，并将所述控制指令发送至控制模块，以使所述控制模块控制所述相机转动；接收转动后的相机采集的图像，根据所述图像更新所述地图信息并生成当前定位。2.根据权利要求1所述的视觉定位与建图方法，其特征在于，所述根据所述地图信息和预设的评价规则确定最优的观测方向，并根据所述最优的观测方向计算相机的旋转角度的步骤，包括：根据所述地图信息确定所述地图点的数量分布最多的方向；将所述数量分布最多的方向作为最优的观测方向；根据所述最优的观测方向计算相机的旋转角度。3.根据权利要求2所述的视觉定位与建图方法，其特征在于，所述根据所述地图信息确定所述地图点的数量分布最多的方向的步骤，包括：获取所述坐标信息；将所述坐标信息投影到二维平面，得到投影信息；根据所述投影信息确定所述地图点的数量分布最多的方向。4.根据权利要求3所述的视觉定位与建图方法，其特征在于，所述将所述坐标信息投影到二维平面，得到投影信息的步骤，包括：将所述坐标信息投影到目标球面；根据所述目标球面得到二维平面，并生成投影信息。5.根据权利要求1-4任一项所述的视觉定位与建图方法，其特征在于，所述接收转动后的相机采集的图像，根据所述图像更新所述地图信息并生成当前定位的步骤，包括：接收转动后的相机采集的图像；根据转动后的相机采集的图像和所述地图信息生成当前定...

【专利技术属性】
技术研发人员：张宇，郑宇欣，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33