一种移动装置及其定位方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种移动装置及其定位方法，移动装置的定位方法包括：在移动装置采集视觉特征点的移动过程中，提取当前时刻所采集视觉特征点的第一组特征描述子；将第一组特征描述子分别与之前提取的每组特征描述子进行闭环检测；在基于第一组特征描述子与第二组特征描述子检测到闭环时，通过第二组特征描述子所描述的视觉特征点的空间坐标，确定出移动装置在所述当前时刻的位姿，其中，第二组特征描述子为之前提取的各组特征描述子中的其中一组。本发明专利技术解决了移动装置在移动过程中积累下对自身位姿估计的误差，而严重影响定位精度的技术问题，进而提高了基于移动装置定位的精度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及定位
，尤其涉及一种移动装置及其定位方法。
技术介绍
现有基于视觉和惯性器件的机器人进行室内定位方法主要分为两大类：1)建立环境地图的定位方法，如：视觉SLAM(SimultaneousLocalizationAndMapping，即时定位与地图构建)技术，2)不需要建立环境地图的定位方法，如：视觉/惯性里程计技术。建立环境地图的定位方法：机器人通常在估计自身位置姿态的同时，要对环境建立地图，通过优化机器人自身轨迹以及轨迹中各个位置姿态与地图中路标的相对位置关系来获得机器人的位置信息。该建立环境地图的定位方法精度较高，但是室内环境地图的建立若要将环境信息纳入到定位的优化算法中，就需要消耗机器人大量的运算资源，因此优化算法的运算量往往成为影响建立环境地图的定位方法的实时性的瓶颈。而现有不需要建立环境地图的定位方法在移动设备中的应用使实时性得到保证，但是随着运动轨迹的增长，移动装置在移动过程中积累下对自身位置姿态估计的误差，导致对移动设备位置姿态的估计误差会持续增加，严重影响定位精度。
技术实现思路
本专利技术实施例通过提供一种移动装置及其定位方法，解决了现有技术中基于移动装置的定位对移动设备位姿的估计误差会持续增加，而严重影响定位精度的技术问题。第一方面，本专利技术实施例提供了一种移动装置的定位方法，包括：在所述移动装置采集视觉特征点的移动过程中，提取当前时刻所采集视觉特征点的第一组特征描述子；将所述第一组特征描述子分别与之前提取的每组特征描述子进行闭环检测；在基于所述第一组特征描述子与第二组特征描述子检测到闭环时，通过所述第二组特征描述子所描述的视觉特征点的空间坐标，确定出所述移动装置在所述当前时刻的位姿，其中，所述第二组特征描述子为所述之前提取的各组特征描述子中的其中一组。优选的，所述将所述第一组特征描述子分别与之前提取的每组特征描述子进行闭环检测，包括：将所述第一组特征描述子分别与所述之前提取的每组特征描述子进行相似对比，分别确定出所述之前提取的各组特征描述子与所述第一组特征描述子满足预设相似条件的描述子数量；分别判断所述之前提取的各组特征描述子与所述第一组特征描述子满足预设相似条件的描述子数量是否大于预设数量阈值，其中，满足所述预设相似条件的描述子数量大于所述预设数量阈值时表征检测到闭环。优选的，所述将所述第一组特征描述子分别与所述之前提取的每组特征描述子进行相似对比，判断是否满足预设相似条件，包括：将所述第一组特征描述子中的每个特征描述子分别与之前提取的每组特征描述子中的每个特征描述子进行对比；判断进行对比的特征描述子之间的向量夹角是否小于预设角度阈值，其中，在所述向量夹角小于所述预设角度阈值时表征进行对比的特征描述子满足所述预设相似条件。优选的，所述通过所述第二组特征描述子所描述的视觉特征点的空间坐标，确定出所述移动装置在所述当前时刻的位姿，包括：确定出所述第二组特征描述子中的多个特征描述子；确定所述多个特征描述子对应在当前时刻采集图像帧中的二维图像坐标；基于所述多个特征描述子所描述视觉特征点的空间坐标、所述二维图像坐标、以及所述移动装置内置的图像采集单元的内参数矩阵建立表示所述移动装置的位姿的转移矩阵：T=Rt01=argminTΣi||KTXi-pi^||]]>其中，T为所述转移矩阵，Xi为所述多个特征描述子所描述视觉特征点的空间坐标，为所述多个特征描述子对应在所述当前时刻采集图像帧中的二维图像坐标，K为所述移动装置内置的图像采集单元的内参数矩阵，R为所述移动装置的姿态，t为所述移动装置的位置；求解所述转移矩阵得到所述移动装置在所述当前时刻的位姿。优选的，所述在移动装置采集视觉特征点的移动过程中，所述方法还包括：采集所述移动装置在所述移动过程中的惯性数据和视觉信息；基于所述惯性数据和所述视觉信息估计所述移动装置在所述移动过程中的运动轨迹。优选的，在所述通过所述第二组特征描述子所描述的视觉特征点的空间坐标，确定出所述移动装置在所述当前时刻的位姿之后，所述方法还包括：基于确定出的所述移动装置在所述当前时刻的位姿代替基于所述惯性数据和所述视觉信息估计的对应时刻的位姿，以修正所述运动轨迹。优选的，所述之前提取的每组特征描述子具体为：每次采集到关键图像帧时从所述关键图像帧中提取一组，其中，所述关键图像帧为按照预设空间间隔依次从所述移动装置采集的全部图像帧中确定出。第二方面，本专利技术实施例提供了一种移动装置，包括：提取单元，用于在所述移动装置采集视觉特征点的移动过程中，提取当前时刻所采集视觉特征点的第一组特征描述子；检测单元，用于将所述第一组特征描述子分别与之前提取的每组特征描述子进行闭环检测；确定单元，用于在基于所述第一组特征描述子与第二组特征描述子检测到闭环时，通过所述第二组特征描述子所描述的视觉特征点的空间坐标，确定出所述移动装置在所述当前时刻的位姿，其中，所述第二组特征描述子为所述之前提取的各组特征描述子中的其中一组。优选的，所述检测单元，包括：对比子单元，将所述第一组特征描述子分别与所述之前提取的每组特征描述子进行相似对比，分别确定出所述之前提取的各组特征描述子与所述第一组特征描述子满足预设相似条件的描述子数量；判断子单元，分别判断所述之前提取的各组特征描述子与所述第一组特征描述子满足预设相似条件的描述子数量是否大于预设数量阈值，其中，满足所述预设相似条件的描述子数量大于所述预设数量阈值时表征检测到闭环。优选的，所述对比子单元，具体用于：将所述第一组特征描述子中的每个特征描述子分别与之前提取的每组特征描述子中的每个特征描述子进行对比；判断进行对比的特征描述子之间的向量夹角是否小于预设角度阈值，其中，在所述向量夹角小于所述预设角度阈值时表征进行对比的特征描述子满足所述预设相似条件。优选的，所述确定单元，包括：第一确定子单元，用于确定出所述第二组特征描述子中的多个特征描述子；第二确定子单元，用于确定所述多个特征描述子对应在当前时刻采集图像帧中的二维图像坐标；矩阵建立子单元，用于基于所述多个特征描述子所描述视觉特征点的空间坐标、所述二维图像坐标、以及所述移动装置的内置图像采集单元的内参数矩阵建立表示所述移动装置的位姿的转移矩阵：T=Rt01=argminTΣi||KTXi-pi^||]]>其中，T为所述转移矩阵，Xi为所述多个特征描述子所描述视觉特征点的空间坐标，为所述多个特征描述子对应在所述当前时刻采集图像帧中的二维图像坐标，K为所述移动装置的内置图像采集单元的内参数矩阵，R为所述移动装置的姿态，t为所述移动装置的位置；求解子单元，用于求解所述转移矩阵得到所述移动装置在所述当前时刻的位姿。优选的，所述移动装置还包括：采集单元，用于采集所述移动装置在所述移动过程中的惯性数据和视觉信息；轨迹估计单元，用于基于所述惯性数据和所述视觉信息估计所述移动装置在所述移动过程中的运动轨迹。优选的，所述移动装置还包括：修正单元，用于基于确定出的所述移动装置在所述当前时刻的位姿代替基于所述惯性数据和所述视觉信息估计的对应时刻的位姿，以修正所述运动轨迹。优选的，所述之前提取的每组特征描述子具体为：每次采集到关键图像帧时从所述关键图像帧中提取一组，其中，所述关键图像帧为按照本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种移动装置的定位方法，其特征在于，包括：在所述移动装置采集视觉特征点的移动过程中，提取当前时刻所采集视觉特征点的第一组特征描述子；将所述第一组特征描述子分别与之前提取的每组特征描述子进行闭环检测；在基于所述第一组特征描述子与第二组特征描述子检测到闭环时，通过所述第二组特征描述子所描述的视觉特征点的空间坐标，确定出所述移动装置在所述当前时刻的位姿，其中，所述第二组特征描述子为所述之前提取的各组特征描述子中的其中一组。

【技术特征摘要】
1.一种移动装置的定位方法，其特征在于，包括：在所述移动装置采集视觉特征点的移动过程中，提取当前时刻所采集视觉特征点的第一组特征描述子；将所述第一组特征描述子分别与之前提取的每组特征描述子进行闭环检测；在基于所述第一组特征描述子与第二组特征描述子检测到闭环时，通过所述第二组特征描述子所描述的视觉特征点的空间坐标，确定出所述移动装置在所述当前时刻的位姿，其中，所述第二组特征描述子为所述之前提取的各组特征描述子中的其中一组。2.如权利要求1所述的移动装置的定位方法，其特征在于，所述将所述第一组特征描述子分别与之前提取的每组特征描述子进行闭环检测，包括：将所述第一组特征描述子分别与所述之前提取的每组特征描述子进行相似对比，分别确定出所述之前提取的各组特征描述子与所述第一组特征描述子满足预设相似条件的描述子数量；分别判断所述之前提取的各组特征描述子与所述第一组特征描述子满足预设相似条件的描述子数量是否大于预设数量阈值，其中，满足所述预设相似条件的描述子数量大于所述预设数量阈值时表征检测到闭环。3.如权利要求2所述的移动装置的定位方法，其特征在于，所述将所述第一组特征描述子分别与所述之前提取的每组特征描述子进行相似对比，判断是否满足预设相似条件，包括：将所述第一组特征描述子中的每个特征描述子分别与之前提取的每组特征描述子中的每个特征描述子进行对比；判断进行对比的特征描述子之间的向量夹角是否小于预设角度阈值，其中，在所述向量夹角小于所述预设角度阈值时表征进行对比的特征描述子满足所述预设相似条件。4.如权利要求1、2或3所述的移动装置的定位方法，其特征在于，所述通过所述第二组特征描述子所描述的视觉特征点的空间坐标，确定出所述移动装置在所述当前时刻的位姿，包括：确定出所述第二组特征描述子中的多个特征描述子；确定所述多个特征描述子对应在当前时刻采集图像帧中的二维图像坐标；基于所述多个特征描述子所描述视觉特征点的空间坐标、所述二维图像坐标、以及所述移动装置内置的图像采集单元的内参数矩阵建立表示所述移动装置的位姿的转移矩阵：T=Rt01=argminTΣi||KTXi-pi^||]]>其中，T为所述转移矩阵，Xi为所述多个特征描述子所描述视觉特征点的空间坐标，为所述多个特征描述子对应在所述当前时刻采集图像帧中的二维图像坐标，K为所述移动装置内置的图像采集单元的内参数矩阵，R为所述移动装置的姿态，t为所述移动装置的位置；求解所述转移矩阵得到所述移动装置在所述当前时刻的位姿。5.如权利要求1所述的移动装置的定位方法，其特征在于，所述在移动装置采集视觉特征点的移动过程中，所述方法还包括：采集所述移动装置在所述移动过程中的惯性数据和视觉信息；基于所述惯性数据和所述视觉信息估计所述移动装置在所述移动过程中的运动轨迹。6.如权利要求5所述的移动装置的定位方法，其特征在于，在所述通过所述第二组特征描述子所描述的视觉特征点的空间坐标，确定出所述移动装置在所述当前时刻的位姿之后，所述方法还包括：基于确定出的所述移动装置在所述当前时刻的位姿代替基于所述惯性数据和所述视觉信息估计的对应时刻的位姿，以修正所述运动轨迹。7.如权利要求1所述的移动装置的定位方法，其特征在于，所述之前提取的每组特征描述子具体为：每次采集到关键图像...

【专利技术属性】
技术研发人员：庞富民，陈子冲，
申请(专利权)人：纳恩博北京科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11