一种基于单目视觉和道路地图的匹配定位方法技术

本发明专利技术公开一种基于单目视觉和道路地图的匹配定位方法及系统，该方法包括：根据道路地图构建拓扑图，对所述道路地图上的道路结构进行描述；通过节点表示道路地图上的道路，通过节点之间的连接关系表示道路之间的连接关系；获取载体的运动信息；通过粒子滤波器对所述载体的运动信息和所述拓扑图中的道路结构的一致性进行匹配输出载体的当前位置。该方案解决了浪费存储资源、定位时间长的问题，实现了降低了存储量，缩短了定位时间，提高了载体匹配定位的鲁棒性和快速性。

A matching location method based on monocular vision and road map

【技术实现步骤摘要】
一种基于单目视觉和道路地图的匹配定位方法
本专利技术涉及导航定位
，尤其是一种基于单目视觉和道路地图的匹配定位方法及系统。
技术介绍
定位系统是无人载体顺利完成任务的重要保障。目前，在无人载体中广泛使用的定位方式是“惯性+卫星（无线电）”组合导航。卫星导航和无线电导航信号极易被干扰，过分依赖于卫星或无线电导航对无人载体的导航系统存在巨大的潜在风险。因此，利用自身携带的传感器，实现自主定位，对无人载体具有重要的意义和广泛的应用前景。视觉信息可以作为无人载体实现自主定位的重要信息源。一方面载体可以通过图像流，进行航迹递推，估计自身位置；另一方面载体可将实时拍摄的图像与图像库中的图像进行匹配，判断是否处于图像库中某一已知的地标位置。然而，视觉信息受环境光照、季节等因素的影响，基于视觉的定位系统鲁棒性有待进一步提升；此外，利用图像进行匹配定位需要存储整个导航环境中的视觉场景，图像库所需的存储空间随着导航环境的增大呈线性增长，存储开销也将随之增大。道路地图也可以为无人载体提供匹配定位的参考信息。道路地图由矢量线段组成，所需的存储量小。相较于视觉场景，道路地图也更加稳定，只有当道路发生变化本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于单目视觉和道路地图的匹配定位方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，根据道路地图构建拓扑图，对所述道路地图上的道路结构进行描述；通过节点表示道路地图上的道路，通过节点之间的连接关系表示道路之间的连接关系；步骤2，获取载体的运动信息；步骤3，通过粒子滤波器对所述载体的运动信息和所述拓扑图中的道路结构的一致性进行匹配，输出载体的当前位置。

【技术特征摘要】
1.一种基于单目视觉和道路地图的匹配定位方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，根据道路地图构建拓扑图，对所述道路地图上的道路结构进行描述；通过节点表示道路地图上的道路，通过节点之间的连接关系表示道路之间的连接关系；步骤2，获取载体的运动信息；步骤3，通过粒子滤波器对所述载体的运动信息和所述拓扑图中的道路结构的一致性进行匹配，输出载体的当前位置。2.如权利要求1所述的基于单目视觉和道路地图的匹配定位方法，其特征在于，所述步骤1包括：步骤11，对已知的道路地图进行预处理，提取可行使道路的信息；步骤12，将每条道路的信息用一条矢量线段描述；步骤13，构建拓扑节点，每个节点表示每条道路，节点之间的边表示道路在道路地图上的连接关系，节点的具体表达方式如下：其中表示道路节点编号；表示该道路节点的起始坐标；表示道路节点的长度；表示道路节点的朝向，即道路节点方向与东向的夹角；表示该道路节点是否与多个节点相连，即该道路节点是否处于一个交叉口，每一个节点对应一个边向量，边向量包含了所有与该节点相连的节点编号；矢量线段通过节点来表示；通过构建拓扑节点，将载体在道路地图上的状态表示为：其中表示载体所在的道路节点编号，表示距离节点起始点的距离；表示载体与道路节点的夹角。3.如权利要求2所述的基于单目视觉和道路地图的匹配定位方法，其特征在于，所述步骤2中还包括：在获取载体的运动信息的同时获取和沿途单目视觉图像；所述步骤3包括：对所述单目视觉图像和预先存储的参考图像库中的图像的相似性进行匹配；融合上述道路结构的一致性匹配结果和图像相似性匹配结果，根据融合后的结果输出载体的当前位置。4.如权利要求3所述的基于单目视觉和道路地图的匹配定位方法，其特征在于，所述步骤3中的参考图像库，用于描述导航环境中的视觉特征，具有位置标签，为载体提供位置参考；所述步骤3包括：步骤31，粒子滤波器中的粒子的状态表示为：其中表示载体在道路地图上的状态；表示载体朝向与道路节点朝向的差异角；是图像匹配相似性系数，表示观测图像与图像库之间的相似性；表示粒子权重；步骤32，根据载体的运动信息和道路结构，按照预设条件对进行更新；步骤33，根据更新后的状态，按照预设条件对...

【专利技术属性】
技术研发人员：何晓峰，毛军，胡小平，张礼廉，范晨，蔡宇，吴雪松，
申请(专利权)人：中国人民解放军国防科技大学，
类型：发明
国别省市：湖南,43