基于云计算的同步定位与地图构建方法、系统、交互系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于云计算实现同步定位与地图构建的方法、系统以及交互系统。包括：初始化；还包括执行至少一次以下各步骤：接收相机获取的当前环境的当前帧图像；对当前帧图像进行处理，以提取能够表征当前帧图像的图像特征信息；基于图像特征信息和预设环境地图，判定是否跟踪到相机的当前位姿，当判定跟踪到相机的当前位姿时，根据图像特征信息判定当前帧图像是否为关键帧图像，当判定为关键帧图像时；发送关键帧图像的图像特征信息和更新预设环境地图请求至云端服务器；接收云端服务器返回的更新后的预设环境地图，以实现同步定位与地图构建。将计算量大、实时性要求不高的步骤放到云端服务器进行处理，能够有效提高用户体验。

【技术实现步骤摘要】
基于云计算的同步定位与地图构建方法、系统、交互系统
本专利技术涉及云计算与同步定位与地图构建
，特别涉及一种基于云计算实现同步定位与地图构建的方法、一种基于云计算实现同步定位与地图构建的系统和一种基于云计算实现同步定位与地图构建的交互系统。
技术介绍
目前，SLAM(simultaneouslocalizationandmapping，同步定位与地图构建)技术是机器人学中一个基础但是具有挑战性的学科，指的是机器人在自身位置不确定的条件下，在完全未知的环境中创建地图，同时利用地图进行定位。vSLAM(visualSLAM)是基于视觉的SLAM技术。视觉传感器获取的信息比较丰富，采样速度快和其他传感器之间不容易发生相互干扰，此外随着技术的发展视觉传感器质量越来越轻，体积越来越小，与此同时价格变得越来越低。常见的vSLAM算法主要包括如下几个模块：初始化(Initialization)、建图(Mapping)、跟踪(Tracking)、重定位(Relocation)、回环检测(LoopClosing)。但是，目前大部分vSLAM算法在PC端且在运动场景简单的情况下可以达到实时，但是对于计算资源有限，能耗比较敏感的移动端，比如手机，平板等，远远达不到实时。特别是在复杂的运动场景中，上述的建模建图模块和回环检测模块等需要进行大量的计算，这会对移动终端带来巨大的压力，造成功耗增大，且降低用户体验。因此，如何设计出一种新型的同步定位与地图构建的方法成为本领域亟需解决的技术问题。
技术实现思路
本专利技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提出了一种一种基于云计算实现同步定位与地图构建的方法、一种基于云计算实现同步定位与地图构建的系统和一种基于云计算实现同步定位与地图构建的交互系统。为了实现上述目的，本专利技术的第一方面，提供了一种基于云计算实现同步定位与地图构建方法，所述方法包括：S110、初始化相机位姿、初始化预设环境地图以及定义全局坐标系；所述方法还包括执行至少一次以下各步骤：S120、接收相机获取的当前环境的当前帧图像；S130、对所述当前帧图像进行处理，以提取能够表征所述当前帧图像的图像特征信息；S140、基于所述图像特征信息和所述预设环境地图，判定是否跟踪到相机的当前位姿，当判定跟踪到所述相机的当前位姿时，转入步骤S150；S150、根据所述图像特征信息判定当前帧图像是否为关键帧图像，当判定为关键帧图像时，转入步骤S160；S160、发送所述关键帧图像的图像特征信息和更新预设环境地图请求至云端服务器；S170、接收云端服务器返回的更新后的预设环境地图，以实现同步定位与地图构建。优选地，所述步骤S140还包括当判定未跟踪到所述相机的当前位姿时，重复执行步骤S120至步骤S140。优选地，所述步骤S150还包括当判定不是关键帧图像时，重复执行步骤S120至步骤S150。本专利技术的第二方面，提供了另一种基于云计算实现同步定位与地图构建的方法，所述方法包括：S110’、初始化相机位姿、初始化预设环境地图以及定义全局坐标系；S120’、云端服务器接收移动终端发送的关键帧图像的图像特征信息和更新预设环境地图请求；S150’、云端服务器将所述关键帧图像的图像特征信息插入所述预设环境地图，以更新所述预设环境地图；S160’、云端服务器将更新后的预设环境地图发送至所述移动终端，以实现同步定位与地图构建。优选地，所述方法还包括在所述步骤S120’和所述步骤S130’之间进行的：S130’、云端服务器根据所述关键帧图像的特征信息，判定相机是否存在回环，当判定不存在回环时，转入步骤S150’；当判定存在回环时，转入步骤S140’；S140’、根据所述关键帧图像的特征信息，通过多次迭代校正多个地图点云。优选地，所述步骤S140’包括：对所述多个地图点云进行分组，其中，所述多个地图点云的组数与所述关键帧图像的数目之间具有预设关系；利用云计算的多个线程池并行对每组地图点云进行当前次迭代校正；对当前次迭代校正后的地图点云进行合并，以获得当前次迭代的输出结果；将当前次迭代的输出结果作为下一次迭代的输入，进入下一次迭代过程，直至迭代结束。优选地，所述关键帧图像的数目与所述多个地图点云的组数与之比为4：1。本专利技术的第三方面，提供了一种基于云计算实现同步定位与地图构建的系统，所述系统包括移动终端；所述移动终端包括初始化模块、图像获取模块、图像提取模块、跟踪模块、判断模块和第一发送模块和第一接收模块；所述初始化模块用于，初始化相机位姿、初始化预设环境地图以及定义全局坐标系；所述图像获取模块用于，接收相机获取的当前环境的当前帧图像；所述图像提取模块用于，对所述当前帧图像进行处理，以提取能够表征所述当前帧图像的图像特征信息；所述跟踪模块用于，基于所述图像特征信息和所述预设环境地图，判定是否跟踪到相机的当前位姿；当判定跟踪到相机的当前位姿时，向所述判断模块发送关键帧图像判断信号；所述判断模块用于接收所述关键帧图像判断信号，并根据所述图像特征信息判定当前帧图像是否为关键帧图像；当判定为关键帧图像时，向所述第一发送模块发送构建地图信号；所述第一发送模块用于接收所述构建地图信号，并发送所述关键帧图像的图像特征信息和更新预设环境地图请求至云端服务器；所述第一接收模块用于，接收所述云端服务器返回的更新后的预设环境地图，以实现同步定位与地图构建。本专利技术的第四方面，提供了另一种基于云计算实现同步定位与地图构建的系统，所述系统包括云端服务器，所述云端服务器包括第二接收模块、建图模块和第二发送模块；所述第二接收模块用于，接收移动终端发送的关键帧图像的图像特征信息和更新预设环境地图请求；所述建图模块用于，将所述关键帧图像的图像特征信息插入预设环境地图，以更新所述预设环境地图；所述第二发送模块用于，将更新后的预设环境地图发送至所述移动终端，以实现同步定位与地图构建。优选地，所述云端服务器还包括回环检测模块和地图点云校正模块；所述回环检测模块用于，根据所述关键帧图像的特征信息，判定相机是否存在回环；当存在回环时，向所述地图点云校正模块发送地图点云校正信号；所述地图点云校正模块用于接收所述地图点云校正信号；所述地图点云校正模块还用于：对所述多个地图点云进行分组，其中，所述多个地图点云的组数与所述关键帧图像的数目之间具有预设关系；利用云计算的多个线程池并行对每组地图点云进行当前次迭代校正；对当前次迭代校正后的地图点云进行合并，以获得当前次迭代的输出结果；将当前次迭代的输出结果作为下一次迭代的输入，进入下一次迭代过程，直至迭代结束。本专利技术的第五方面，提供了一种基于云计算实现同步定位与地图构建的交互系统，所述交互系统包括移动终端和云端服务器；所述移动终端包括初始化模块、图像获取模块、图像提取模块、跟踪模块、判断模块和第一发送模块和第一接收模块；所述云端服务器包括第二接收模块、建图模块和第二发送模块；所述初始化模块用于，初始化相机位姿、初始化预设环境地图以及定义全局坐标系；所述图像获取模块用于，接收相机获取的当前环境的当前帧图像；所述图像提取模块用于，对所述当前帧图像进行处理，以提取能够表征所述当前帧图像的图像特征信息；所述跟踪模块用于，基于所述图像特征信息和所述预设环境地图，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于云计算实现同步定位与地图构建的方法，其特征在于，所述方法包括：S110、初始化相机位姿、初始化预设环境地图以及定义全局坐标系；所述方法还包括执行至少一次以下各步骤：S120、接收相机获取的当前环境的当前帧图像；S130、对所述当前帧图像进行处理，以提取能够表征所述当前帧图像的图像特征信息；S140、基于所述图像特征信息和所述预设环境地图，判定是否跟踪到相机的当前位姿，当判定跟踪到所述相机的当前位姿时，转入步骤S150；S150、根据所述图像特征信息判定当前帧图像是否为关键帧图像，当判定为关键帧图像时，转入步骤S160；S160、发送所述关键帧图像的图像特征信息和更新预设环境地图请求至云端服务器；S170、接收云端服务器返回的更新后的预设环境地图，以实现同步定位与地图构建。

【技术特征摘要】
1.一种基于云计算实现同步定位与地图构建的方法，其特征在于，所述方法包括：S110、初始化相机位姿、初始化预设环境地图以及定义全局坐标系；所述方法还包括执行至少一次以下各步骤：S120、接收相机获取的当前环境的当前帧图像；S130、对所述当前帧图像进行处理，以提取能够表征所述当前帧图像的图像特征信息；S140、基于所述图像特征信息和所述预设环境地图，判定是否跟踪到相机的当前位姿，当判定跟踪到所述相机的当前位姿时，转入步骤S150；S150、根据所述图像特征信息判定当前帧图像是否为关键帧图像，当判定为关键帧图像时，转入步骤S160；S160、发送所述关键帧图像的图像特征信息和更新预设环境地图请求至云端服务器；S170、接收云端服务器返回的更新后的预设环境地图，以实现同步定位与地图构建。2.根据权利要求1所述的基于云计算的同步定位与地图构建的方法，其特征在于，所述步骤S140还包括当判定未跟踪到所述相机的当前位姿时，重复执行步骤S120至步骤S140。3.根据权利要求1所述的基于云计算的同步定位与地图构建的方法，其特征在于，所述步骤S150还包括当判定不是关键帧图像时，重复执行步骤S120至步骤S150。4.一种基于云计算实现同步定位与地图构建的方法，其特征在于，所述方法包括：S110’、初始化相机位姿、初始化预设环境地图以及定义全局坐标系；S120’、云端服务器接收移动终端发送的关键帧图像的图像特征信息和更新预设环境地图请求；S150’、云端服务器将所述关键帧图像的图像特征信息插入所述预设环境地图，以更新所述预设环境地图；S160’、云端服务器将更新后的预设环境地图发送至所述移动终端，以实现同步定位与地图构建。5.根据权利要求4所述的基于云计算的同步定位与地图构建的方法，其特征在于，所述方法还包括在所述步骤S120’和所述步骤S130’之间进行的：S130’、云端服务器根据所述关键帧图像的特征信息，判定相机是否存在回环，当判定不存在回环时，转入步骤S150’；当判定存在回环时，转入步骤S140’；S140’、根据所述关键帧图像的特征信息，通过多次迭代校正多个地图点云。6.根据权利要求5所述的基于云计算的同步定位与地图构建的方法，其特征在于，所述步骤S140’包括：对所述多个地图点云进行分组，其中，所述多个地图点云的组数与所述关键帧图像的数目之间具有预设关系；利用云计算的多个线程池并行对每组地图点云进行当前次迭代校正；对当前次迭代校正后的地图点云进行合并，以获得当前次迭代的输出结果；将当前次迭代的输出结果作为下一次迭代的输入，进入下一次迭代过程，直至迭代结束。7.根据权利要求6所述的基于云计算的同步定位与地图构建的方法，其特征在于，所述关键帧图像的数目与所述多个地图点云的组数与之比为4∶1。8.一种基于云计算实现同步定位与地图构建的系统，其特征在于，所述系统包括移动终端；所述移动终端包括初始化模块、图像获取模块、图像提取模块、跟踪模块、判断模块和第一发送模块和第一接收模块；所述初始化模块用于，初始化相机位姿、初始化预设环境地图以及定义全局坐标系；所述图像获取模块用于，接收相机获取的当前环境的当前帧图像；所述图像提取模块用于，对所述当前帧图像进行处理，以提取能够表征所述当前帧图像的图像特征信息；所述跟踪模块用于，基于所述图像特征信息和所述预设环境地图，判定是否跟踪到相机的当前位姿；当判定跟踪到相机的当前位姿时，向所述判断模块发送关键帧图像判断信号；所述判断模块用于接收所述关键帧图像判断信号，并根据所述图像特征信息判定当前帧图像是否为关键帧图像；当判定为关键帧图像时，向所述第一发送模块发送构建地图信号；所述第一发送模块用于接收所述构建地图信号，并发送所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：盛赞，李朔，周晓军，李骊，王行，
申请(专利权)人：南京华捷艾米软件科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32