基于视觉的定位方法、装置及设备制造方法及图纸

本发明专利技术实施例提供一种基于视觉的定位方法、装置及设备。该方法包括：获取至少两个视角的多张图像；提取多张图像的特征；根据所提取的特征，确定多张图像和地图数据库的匹配点对；根据至少两个视角的相对位姿，以及匹配点对，确定相机坐标系与地图坐标系之间的尺度信息、旋转信息和平移信息；根据尺度信息、旋转信息和平移信息，确定待定位图像的位置。本发明专利技术实施例的方法，通过获取至少两个视角的多张图像，具有更大的视野范围，能够获得更多的匹配点对，提高了定位精度和定位成功率。

Vision-based positioning methods, devices and devices

【技术实现步骤摘要】
基于视觉的定位方法、装置及设备
本专利技术实施例涉及定位
，尤其涉及一种基于视觉的定位方法、装置及设备。
技术介绍
视觉定位服务(VisualPositioningService，VPS)是使用图像采集设备获取视觉信息来进行定位的技术。与当前占主导地位的全球定位系统(GlobalPositioningSystem，GPS)相比较，VPS不依赖卫星信号进行定位，可以在GPS无法工作的场合，如无法接收GPS信号的室内场景，提供基于位置的服务(LocationBasedServices，LBS)。因此，VPS有着广泛的应用前景，例如可以用于机器人导航、无人驾驶、增强现实(AugmentedReality，AR)地图导航、机器人定位、室内LBS等。现有VPS通常基于单张图像进行定位。例如基于单张图像的图像检索方法，该方法以整幅单张图像的图像特征作为匹配单位，在地图数据库中查找与该图像特征最接近的图像，把最接近的图像的位置作为定位结果。由于单张图像的视角范围有限，且缺乏尺度信息，因此基于单张图像的定位精度低，无法满足应用对于定位精度的需求。
技术实现思路
本专利技术实施例提供一种基于视觉的定位方法、装置及设备，用以解决现有VPS定位精度低的问题。第一方面，本专利技术实施例提供一种基于视觉的定位方法，包括：获取至少两个视角的多张图像；提取多张图像的特征；根据所提取的特征，确定多张图像和地图数据库的匹配点对；根据至少两个视角的相对位姿，以及匹配点对，确定相机坐标系与地图坐标系之间的尺度信息、旋转信息和平移信息；根据尺度信息、旋转信息和平移信息，确定待定位图像的位置。在一种可能的实现方式中，获取至少两个视角的多张图像，包括通过以下方式中的一种获取多张图像：通过多个图像采集装置同时获取多张图像；通过一个图像采集装置获取时序上的多张图像；通过多个图像采集装置获取时序上的多张图像。在一种可能的实现方式中，特征包括以下特征中的一种或者多种：尺度不变特征变换(Scale-invariantFeatureTransform，SIFT)、加速稳健特征(SpeededUpRobustFeatures，SURF)和ORB(OrientedFASTandRotatedBRIEF)特征。在一种可能的实现方式中，根据所提取的特征，确定多张图像和地图数据库的匹配点对，包括：根据多张图像的特征描述子与地图数据库中的特征描述子之间的汉明距离，确定多张图像和地图数据库的匹配点对。在一种可能的实现方式中，确定多张图像和地图数据库的匹配点对之后，方法还包括：基于随机采样一致性(RandomSampleConsensus，RANSAC)算法，过滤匹配点对中不满足多张图像几何约束的匹配点对。在一种可能的实现方式中，根据至少两个视角的相对位姿，以及匹配点对，确定相机坐标系与地图坐标系之间的尺度信息、旋转信息和平移信息包括：根据如下公式确定相机坐标系与地图坐标系之间的尺度信息、旋转信息和平移信息：spi+αidi＝Rqi+t；其中，s表示尺度信息，R表示旋转信息，t表示平移信息，pi表示第i张图像的相机光心位置，di为相机坐标系中的一点，qi为地图坐标系中的一点，di与qi匹配，αi表示长度信息。在一种可能的实现方式中，所述方法还包括：根据当前获取的图像，更新尺度信息、旋转信息和平移信息。第二方面，本专利技术实施例提供一种基于视觉的定位装置，包括：获取模块，用于获取至少两个视角的多张图像；预处理模块，用于提取多张图像的特征；匹配模块，用于根据所提取的特征，确定多张图像和地图数据库的匹配点对；处理模块，用于根据至少两个视角的相对位姿，以及匹配点对，确定相机坐标系与地图坐标系之间的尺度信息、旋转信息和平移信息；定位模块，用于根据尺度信息、旋转信息和平移信息，确定待定位图像的位置。第三方面，本专利技术实施例提供一种电子设备，包括：至少一个处理器和存储器；存储器存储计算机执行指令；至少一个处理器执行存储器存储的计算机执行指令，使得至少一个处理器执行如第一方面任一项所述的基于视觉的定位方法。第四方面，本专利技术实施例提供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计算机执行指令，计算机执行指令被处理器执行时用于实现如第一方面任一项所述的基于视觉的定位方法。本专利技术实施例提供的基于视觉的定位方法、装置及设备，通过获取至少两个视角的多张图像，并提取多张图像的特征，然后根据所提取的特征，确定多张图像和地图数据库的匹配点对，再根据至少两个视角的相对位姿，以及匹配点对，确定相机坐标系与地图坐标系之间的尺度信息、旋转信息和平移信息，最后根据尺度信息、旋转信息和平移信息，确定待定位图像的位置，实现了基于多视角的视觉定位。通过获取至少两个视角的多张图像，具有更大的视野范围，能够获得更多的成功匹配；利用多张照片的几何约束，能够避免噪声与几何歧义性造成的定位错误；充分考虑相机坐标系与地图坐标系之间的尺度信息、旋转信息和平移信息，可以避免由于尺度偏差造成的定位失败。综上所述，本实施例提供的方法可以有效提高定位精度和定位成功率。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图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为本专利技术提供的基于视觉的定位方法一实施例的流程图；图2为本专利技术一实施例提供的处理过程示意图；图3为本专利技术提供的基于视觉的定位装置一实施例的结构示意图；图4为本专利技术提供的电子设备一实施例的结构示意图。具体实施方式这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本专利技术相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本专利技术的一些方面相一致的装置和方法的例子。本专利技术的说明书和权利要求书中的术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。本专利技术中的“第一”和“第二”只起标识作用，而不能理解为指示或暗示顺序关系、相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。“多个”是指两个或两个以上。“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。本专利技术的说明书中通篇提到的“一个实施例”或“一实施例”意味着与实施例有关的特定特征、结构或特性包括在本申请的至少一个实施例中。因此，在整个说明书各处出现的“在一个实施例中”或“在一实施例中”未必一定指相同的实施例。需要说明的是，在不冲突的情况下，本专利技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。图1为本专利技术提供的基于视觉的定位方法一实施例的流程图。如图1所示，本实施例提供的方法可以包括：S101、获取至少两个视角本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于视觉的定位方法，其特征在于，包括：获取至少两个视角的多张图像；提取所述多张图像的特征；根据所提取的特征，确定所述多张图像和地图数据库的匹配点对；根据所述至少两个视角的相对位姿，以及所述匹配点对，确定相机坐标系与地图坐标系之间的尺度信息、旋转信息和平移信息；根据所述尺度信息、旋转信息和平移信息，确定待定位图像的位置。

【技术特征摘要】
1.一种基于视觉的定位方法，其特征在于，包括：获取至少两个视角的多张图像；提取所述多张图像的特征；根据所提取的特征，确定所述多张图像和地图数据库的匹配点对；根据所述至少两个视角的相对位姿，以及所述匹配点对，确定相机坐标系与地图坐标系之间的尺度信息、旋转信息和平移信息；根据所述尺度信息、旋转信息和平移信息，确定待定位图像的位置。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取至少两个视角的多张图像，包括通过以下方式中的一种获取所述多张图像：通过多个图像采集装置同时获取多张图像；通过一个图像采集装置获取时序上的多张图像；通过多个图像采集装置获取时序上的多张图像。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述特征包括以下特征中的一种或者多种：尺度不变特征变换SIFT、加速稳健特征SURF和ORB特征。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所提取的特征，确定所述多张图像和地图数据库的匹配点对，包括：根据所述多张图像的特征描述子与所述地图数据库中的特征描述子之间的汉明距离，确定所述多张图像和所述地图数据库的匹配点对。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述确定所述多张图像和地图数据库的匹配点对之后，所述方法还包括：基于随机采样一致性RANSAC算法，过滤所述匹配点对中不满足所述多张图像几何约束的匹配点对。6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述至少两个视角的相对位姿，以及所述匹配点对，确定相机坐标系与地图坐标系之...

【专利技术属性】
技术研发人员：王颢星，张永杰，李照虎，
申请(专利权)人：北京百度网讯科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11