相机定位方法、装置、终端及存储介质制造方法及图纸

本发明专利技术实施例公开了一种相机定位方法、装置、终端及存储介质，属于计算机技术领域。该方法包括：获取目标环境的环境地图；根据相机在拍摄目标图像之前拍摄上一张图像时的位置信息，对相机拍摄目标图像时的位置进行预测，得到相机的预测位置信息；根据相机的预测位置信息、环境地图中每个特征点的位置信息和每个特征点的视角区域信息，将相机当前不可观测到的特征点过滤掉；将目标图像中的特征点与环境地图过滤后剩余的特征点进行匹配，得到特征点对应关系，根据特征点对应关系确定相机的位置信息。既减少了计算量，提高了计算速度，而且用于匹配的特征点符合相机的真实拍摄情况，降低了匹配错误的可能性，提高了定位准确率。

Camera positioning method, device, terminal and storage medium

【技术实现步骤摘要】
相机定位方法、装置、终端及存储介质
本专利技术实施例涉及计算机
，特别涉及一种相机定位方法、装置、终端及存储介质。
技术介绍
视觉SLAM(SimultaneousLocalizationandMapping，同时定位与地图创建)技术是通过相机对目标环境进行观测，实现环境地图构建和相机定位的技术，目前已逐渐成为计算机视觉领域的热门研究方向。视觉SLAM技术包括建图阶段和定位阶段。在建图阶段，相机先拍摄目标环境的多张图像，对每张图像进行特征提取得到每张图像的特征点，并将各个图像中的特征点进行匹配，根据相互匹配的特征点之间的位置变化，确定每张图像的位置信息以及每张图像中每个特征点的位置信息，从而构建环境地图，该环境地图包括每个特征点的位置信息。在之后的定位阶段，相机位于目标环境中的某一位置时，可以对目标环境进行拍摄，得到目标图像，对目标图像进行特征提取得到目标图像中的特征点，并将目标图像中的特征点与环境地图中的特征点进行匹配，根据匹配特征点的位置信息获取相机的位置信息，实现相机定位。其中，在建图阶段为了构建出完整全面的环境地图，拍摄目标环境的多张图像时，针对目标环境中的每个位置可以从多个不同的角度进行拍摄，得到多视角的多张图像，从而构建出包含多视角特征点的环境地图。那么，在定位阶段会将目标图像中的特征点与环境地图中多视角的特征点均进行匹配，以获取相机的位置信息。然而，相机实际上仅是从一个视角来拍摄目标环境，在其他视角下可以观测到而在当前视角下无法观测到的特征点对相机来说是无效的。因此，将目标图像中的特征点与环境地图中多视角的特征点均进行匹配的方式不符合相机的真实拍摄情况，产生了大量无效的计算量，而且加大了错误匹配的可能性。
技术实现思路
本专利技术实施例提供了一种相机定位方法、装置、终端及存储介质，可以解决相关技术中的缺陷。所述技术方案如下：一方面，提供了一种相机定位方法，所述方法包括：获取目标环境的环境地图，所述环境地图包括所述目标环境中多个特征点的位置信息和所述多个特征点的视角区域信息，所述特征点的视角区域信息用于表示所述目标环境中可观测到所述特征点的视角区域；根据所述相机在拍摄目标图像之前拍摄上一张图像时的位置信息，对所述相机拍摄所述目标图像时的位置进行预测，得到所述相机的预测位置信息；根据所述相机的预测位置信息、所述环境地图中每个特征点的位置信息和每个特征点的视角区域信息，将所述相机当前不可观测到的特征点过滤掉；将所述目标图像中的特征点与所述环境地图过滤后剩余的特征点进行匹配，得到特征点对应关系，根据所述特征点对应关系确定所述相机的位置信息，所述特征点对应关系包括所述目标图像中的特征点与匹配的特征点之间的对应关系。再一方面，提供了一种相机定位装置，所述装置包括：地图获取模块，用于获取目标环境的环境地图，所述环境地图包括所述目标环境中多个特征点的位置信息和所述多个特征点的视角区域信息，所述特征点的视角区域信息用于表示所述目标环境中可观测到所述特征点的视角区域；位置预测模块，用于根据所述相机在拍摄目标图像之前拍摄上一张图像时的位置信息，对所述相机拍摄所述目标图像时的位置进行预测，得到所述相机的预测位置信息；过滤模块，用于根据所述相机的预测位置信息、所述环境地图中每个特征点的位置信息和每个特征点的视角区域信息，将所述相机当前不可观测到的特征点过滤掉；定位模块，用于将所述目标图像中的特征点与所述环境地图过滤后剩余的特征点进行匹配，得到特征点对应关系，根据所述特征点对应关系确定所述相机的位置信息，所述特征点对应关系包括所述目标图像中的特征点与匹配的特征点之间的对应关系。再一方面，提供了一种用于相机定位的终端，所述终端包括处理器和存储器，所述存储器中存储有至少一条指令，所述指令由所述处理器加载并执行以实现所述的相机定位方法中所执行的操作。另一方面，提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中存储有至少一条指令，所述指令由处理器加载并执行以实现所述的相机定位方法中所执行的操作。本专利技术实施例提供的方法、装置、终端及存储介质，通过获取目标环境的环境地图，该环境地图中包括多个特征点的位置信息和多个特征点的视角区域信息，视角区域信息用于表示可观测到特征点的视角区域，先根据相机在拍摄目标图像之前拍摄上一张图像时的位置信息，对相机拍摄目标图像时的位置进行预测，得到相机的预测位置信息，根据相机的预测位置信息、环境地图中每个特征点的位置信息和每个特征点的视角区域信息，将相机当前不可观测到的特征点过滤掉，将目标图像中的特征点与环境地图过滤后剩余的特征点进行匹配，得到特征点对应关系，从而确定相机的位置信息，实现相机定位，既减少了计算量，提高了计算速度，而且用于匹配的特征点符合相机的真实拍摄情况，降低了匹配错误的可能性，提高了定位准确率。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，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是本专利技术实施例提供的一种特征点的示意图；图2是本专利技术实施例提供的另一种特征点的示意图；图3是本专利技术实施例提供的一种构建环境地图的方法流程图；图4是本专利技术实施例提供的一种构建环境地图的操作流程图；图5是本专利技术实施例提供的目标环境的俯视图；图6是本专利技术实施例提供的目标环境的侧视图；图7是本专利技术实施例提供的目标环境的俯视图；图8是本专利技术实施例提供的目标环境的侧视图；图9是本专利技术实施例提供的一种相机定位方法的流程图；图10是本专利技术实施例提供的一种相机定位装置的结构示意图；图11是本专利技术实施例提供的一种终端的结构示意图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中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。相关技术中提出了一种基于特征的地图构建和相机定位方法，在建图阶段，通过对图像之间的特征点进行匹配构建环境地图。在定位阶段，通过相机拍摄当前图像，将当前图像中的特征点与环境地图中的特征点进行匹配，实现相机定位。由于在实际应用中，同一个物体或者同一个场景，从不同的视角观测会看到不同的画面，提取出不同的特征点。因此为了保证环境地图的可用性，针对同一个目标环境，往往需要构建包含多个视角的环境地图。例如构建一个走廊的环境地图时，需要相机从相反的两个方向各走一遍，即从两个不同的视角观测该走廊，从而保证构建的环境地图中可以包括从两个不同的视角观测到的走廊特征点。若只从一个方向观测了走廊，在后续进行相机定位时，当相机从另一个方向经过时，所观测到的特征点不同，依靠先前构建的环境地图进行相机定位将会十分困难，最终导致定位失败。如图1所示，相机从左侧观测三角形物体时可以看到A区域，如特征点1、特征点2和特征点3，而相机从右侧观测该三角形物体时，可以看到B区域和C区域，如特征点3、特征点4、特征点5和特征点6。如果只根据左侧观测到的三角形物体来构建环境地图，会导致环境地图中仅包括特征点1、特征本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种相机定位方法，其特征在于，所述方法包括：获取目标环境的环境地图，所述环境地图包括所述目标环境中多个特征点的位置信息和所述多个特征点的视角区域信息，所述特征点的视角区域信息用于表示所述目标环境中可观测到所述特征点的视角区域；根据所述相机在拍摄目标图像之前拍摄上一张图像时的位置信息，对所述相机拍摄所述目标图像时的位置进行预测，得到所述相机的预测位置信息；根据所述相机的预测位置信息、所述环境地图中每个特征点的位置信息和每个特征点的视角区域信息，将所述相机当前不可观测到的特征点过滤掉；将所述目标图像中的特征点与所述环境地图过滤后剩余的特征点进行匹配，得到特征点对应关系，根据所述特征点对应关系确定所述相机的位置信息，所述特征点对应关系包括所述目标图像中的特征点与匹配的特征点之间的对应关系。

【技术特征摘要】
1.一种相机定位方法，其特征在于，所述方法包括：获取目标环境的环境地图，所述环境地图包括所述目标环境中多个特征点的位置信息和所述多个特征点的视角区域信息，所述特征点的视角区域信息用于表示所述目标环境中可观测到所述特征点的视角区域；根据所述相机在拍摄目标图像之前拍摄上一张图像时的位置信息，对所述相机拍摄所述目标图像时的位置进行预测，得到所述相机的预测位置信息；根据所述相机的预测位置信息、所述环境地图中每个特征点的位置信息和每个特征点的视角区域信息，将所述相机当前不可观测到的特征点过滤掉；将所述目标图像中的特征点与所述环境地图过滤后剩余的特征点进行匹配，得到特征点对应关系，根据所述特征点对应关系确定所述相机的位置信息，所述特征点对应关系包括所述目标图像中的特征点与匹配的特征点之间的对应关系。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述相机在拍摄目标图像之前拍摄上一张图像时的位置信息，对所述相机拍摄所述目标图像时的位置进行预测，得到所述相机的预测位置信息，包括：根据所述相机拍摄所述上一张图像时的位置信息和所述相机拍摄任两张时间上相邻图像的时间间隔，采用恒速模型，获取所述相机的预测位置信息；或者，根据所述相机拍摄所述上一张图像时的位置信息、所述相机拍摄任两张时间上相邻图像的时间间隔及通过传感器检测到的加速度，采用变速模型，获取所述相机的预测位置信息；或者，在所述相机拍摄所述上一张图像至拍摄所述目标图像的过程中，通过追踪所述上一张图像中的特征点，获取所述目标图像相对于所述上一张图像的位置变化信息，根据所述相机拍摄所述上一张图像时的位置信息和所述目标图像相对于所述上一张图像的位置变化信息，获取所述相机的预测位置信息。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：当启动所述相机时，或者当根据所述相机拍摄所述上一张图像时的位置信息无法获取到所述相机的预测位置信息时，将所述目标图像的特征点与所述环境地图中的多个特征点进行匹配，获取所述相机的预测位置信息。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述相机的预测位置信息、所述环境地图中每个特征点的位置信息和每个特征点的视角区域信息，将所述相机当前不可观测到的特征点过滤掉，包括：对于所述环境地图中的每个特征点，当根据所述相机的预测位置信息确定所述相机未处于所述特征点的视角区域内时，将所述特征点过滤掉。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取目标环境的环境地图，包括：获取所述相机拍摄所述目标环境得到的多张原始图像，根据所述多张原始图像确定标准图像，并确定所述相机拍摄所述标准图像时的位置信息；对于除所述标准图像以外的任一张原始图像，将所述原始图像中的特征点与所述标准图像中的特征点进行匹配，得到特征点对应关系，所述特征点对应关系包括所述原始图像中的特征点与在所述标准图像中匹配的特征点之间的对应关系；根据所述特征点对应关系及所述相机拍摄所述标准图像时的位置信息，获取所述相机拍摄所述原始图像时的位置信息；根据所述相机拍摄所述原始图像时的位置信息，获取所述原始图像中每个特征点的位置信息和每个特征点的视角区域信息；根据所述多张原始图像中每个特征点的位置信息和每个特征点的视角区域信息，构建所述环境地图。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述根据所述相机拍摄所述原始图像时的位置信息，获取所述原始图像中每个特征点的位置信息和每个特征点的视角区域信息，包括：对于所述原始图像中的任一指定特征点，根据所述相机拍摄所述原始图像时的位置信息及所述指定特征点在所述原始图像中的深度，获取所述指定特征点的位置信息；根据所述指定特征点的位置信息以及所述原始图像中其他点的位置信息，在所述指定特征点的预设范围内进行平面估计，确定经过所述指定特征点的至少一个平面；确定所述至少一个平面将所述目标环境划分得到的第一连通区域和第二连通区域，将所述第一连通区域和所述第二连通区域中所述相机所在的区域确定为可观测到所述指定特征点的视角区域，获取所述视角区域信息。7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述根据所述指定特征点的位置信息以及所述原始图像中其他点的位置信息，在所述指定特征点的预设范围内进行平面估计，确定经过所述指定特征点的至少一个平面，包括：在所述指定特征点的预设范围内选取至少三个特征点，所述指定特征点位于所述至少三个特征点构成的多边形的内部，所述至少三个特征点在所述环境地图中处于同一平面上但未处于同一直线上；如果所述指定特征点与所述至少三个特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈超，吴伟，
申请(专利权)人：腾讯科技深圳有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44