一种基于视觉的离线地图构建及定位方法技术

本发明专利技术为一种地图的构建方法，所述地图应用于移动机器人的视觉定位技术中，至少包括以下步骤：A.通过3D摄像头采集机器人应用场合中的RGB图像以及深度图像，计算三维点云的参数；B.提取所采集图像的ORB特征以及描述子，拼接周围环境的三维点云的图像，生成RGB以及深度图像的关键帧；C.根据所提取的ORB特征以及描述子生成词袋，进行聚类，生成ORB特征树；D.分析所述三维点云中所处的空间方向，获得三维点云空间的投影参数，按照需求将与地面垂直方向的点云投影到地面，形成2D地图；E.获得移动机器人视觉定位所需要的定位地图以及地图的关键帧。另外本发明专利技术还提出一种采用该地图构建方法的机器人定位方法，解决现有技术中定位失败无法知晓机器人位置的问题。

An off-line map building and positioning method based on vision

The invention relates to a method for constructing the map, the map of visual positioning technology applied in mobile robot, at least comprises the following steps: A. through the 3D camera capture robot applications in RGB image and depth image, calculating parameters of 3D point cloud extraction; B. images collected from the ORB features and descriptors, stitching around the 3D point cloud image, generate RGB and key frames of depth image; C. clustering based on ORB feature extraction and descriptor generation, a bag of words and generate the ORB feature tree; spatial direction D. analysis of the 3D point cloud of the projection parameters to get the 3D point cloud space, according to the demand and the ground vertical projection point cloud to the ground, forming the 2D E. map; visual localization of mobile robot to map and map the key frame. In addition, the invention also proposes a robot localization method using the map building method, which solves the problem that the location failure of the existing technology can not know the location of the robot.

【技术实现步骤摘要】
一种基于视觉的离线地图构建及定位方法
本专利技术涉及机器人定位技术，尤其涉及一种基于视觉的离线地图构建及定位方法。
技术介绍
当前，随着移动机器人技术的发展，越来越多的移动机器人产品进入消费品市场和商用市场。在商业应用的市场领域中，移动机器人主要用来导引、导购、讲解、介绍、迎宾、物品输送等。移动机器人作为一种移动平台，可移动性是其基本的功能，而移动机器人的定位功能则是移动机器人实现自主化的关键技术之一，移动机器人只有了解了自己在当前环境中所处的位置，才能决定下一步要去什么地方？以及怎么样到达目的地？当前移动机器人的定位方法有很多种，诸如：WIFI定位、RFID定位、UWB定位、视觉定位、iBeacon定位、无线传感器定位、激光定位和超声波定位等，这些方法各有各的优缺点。其中视觉定位和激光定位技术以其良好的部署特性而越来越受服务机器人企业的重视和使用。其中在一些专利申请中都给出了一些基于视觉定位的技术，如在专利CN201610997735.5提出了一种基于视觉定位的机器人自主导航方法及系统，该专利虽然提出了用视觉定位来实现机器人来定位，但是并没有较详细地描述如何用视觉定位算法来进行定位本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种地图的构建方法，所述地图应用于移动机器人的视觉定位技术中，其特征在于，至少包括以下步骤：A.通过3D摄像头采集机器人应用场合中的RGB图像以及深度图像，计算三维点云的参数；B.提取所采集图像的ORB特征以及描述子，拼接周围环境的三维点云的图像，生成RGB以及深度图像的关键帧；C.根据所提取的ORB特征以及描述子生成词袋，进行聚类，生成ORB特征树；D.分析所述三维点云中所处的空间方向，获得三维点云空间的投影参数，按照需求将与地面垂直方向的点云投影到地面，形成2D地图；E.获得移动机器人视觉定位所需要的定位地图以及地图的关键帧。

【技术特征摘要】
1.一种地图的构建方法，所述地图应用于移动机器人的视觉定位技术中，其特征在于，至少包括以下步骤：A.通过3D摄像头采集机器人应用场合中的RGB图像以及深度图像，计算三维点云的参数；B.提取所采集图像的ORB特征以及描述子，拼接周围环境的三维点云的图像，生成RGB以及深度图像的关键帧；C.根据所提取的ORB特征以及描述子生成词袋，进行聚类，生成ORB特征树；D.分析所述三维点云中所处的空间方向，获得三维点云空间的投影参数，按照需求将与地面垂直方向的点云投影到地面，形成2D地图；E.获得移动机器人视觉定位所需要的定位地图以及地图的关键帧。2.根据权利要求1所述的地图的构建方法，其特征在于，在所述步骤A中，通过离线或在线方式采集图像数据进行三维点云计算；在所述步骤B中，通过特征匹配获得每相邻帧之间的平移和旋转量，并采集每帧图像的IMU数据以及里程计数据，计算后获得相机运动量，并构建所述相机的运动特征转移矩阵。3.根据权利要求2所述的地图的构建方法，其特征在于，在所述步骤B中采用FLANN算法对两帧图像进行特征匹配计算，并采用卡尔曼滤波算法融合特征匹配算出相机的运动量。4.根据权利要求1所述的地图的构建方法，其特征在于，在所述步骤B中，仅对关键帧的图像帧拼接，并采用BA算...

【专利技术属性】
技术研发人员：李明明，吴勇谋，
申请(专利权)人：深圳勇艺达机器人有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44