The invention discloses an indoor positioning and map building device based on machine vision, the device includes a sensor calibration part, an image preprocessing part, a vision odometer construction part and a map building part, the sensor calibration part is to calibrate the monocular camera, the image preprocessing part is to calibrate the image taken by the monocular camera and carry out specific gray-scale processing; In the visual odometer building part, the semi dense direct algorithm is selected to minimize the photometric error to reconstruct a semi dense structure and estimate the camera's pose to realize the camera's positioning; in the map building part, the local map is reconstructed according to the pixel points with certain gradient extracted by the semi dense direct algorithm, and finally the map is saved as an octree map Visualization program display.
【技术实现步骤摘要】
一种基于机器视觉的室内定位与地图构建装置
本专利技术涉及一种基于机器视觉的室内定位与地图构建装置,可用于机器视觉领域。
技术介绍
随着科技的发展,人工智能受到了越来越多的关注,机器视觉可以说是人工智能的热门研究方向之一,机器视觉是人工智能正在快速发展的一个分支。简单说来,机器视觉就是用机器代替人眼来做测量和判断。机器视觉系统通过图像摄取装置,将被摄取目标转换成图像信号,传送给专用的图像处理系统,得到被摄目标的形态信息,根据像素分布和亮度、颜色等信息,转变成数字化信号,图像系统对这些信号进行各种运算来抽取目标的特征,进而根据判别的结果来控制现场的设备动作。机器视觉目的是使机器具有类似于人眼的感知能力和大脑的决策能力。但如今的大多数机器感知并不能保证足够的精准度,更不能保证机器能在获取的信息下做出正确的选择,通常来说,大部分设备只能依靠经验来定位分析物体,而没有形成系统的理论体系。因此,目前物体定位与建图技术存在较大的不确定性,没有办法保证足够的稳定性,识别精度不高,存在有较大的误匹配率和漏匹配率等问题,比如目前的家用扫地机器人,经常出现部分区域无法定位等问题。
技术实现思路
本专利技术的目的就是为了解决现有技术中存在的上述问题,提出一种基于机器视觉的室内定位与地图构建装置。本专利技术的目的将通过以下技术方案得以实现:一种基于机器视觉的室内定位与地图构建装置,该装置包括传感器标定部分、图像预处理部分、视觉里程计构建部分与地图构建部分,所述传感器标定部分是对单目相机进行标定;图片预处理部 ...
【技术保护点】
1.一种基于机器视觉的室内定位与地图构建装置,其特征在于:主要由如下部件组成:/n传感器标定部分,用于对单目相机进行标定;/n图片预处理部分,用于将单目相机拍摄的图像进行校准与特定的灰度处理;/n视觉里程计构建部分,用于选择半稠密直接算法最小化光度误差,来重建一个半稠密的结构,并且估计相机的位姿实现对相机的定位;/n地图构建部分,依据半稠密直接算法提取的具有一定梯度的像素点进行局部地图的重建,最后将地图保存为八叉树地图的形式,并用可视化程序显示。/n
【技术特征摘要】
1.一种基于机器视觉的室内定位与地图构建装置,其特征在于:主要由如下部件组成:
传感器标定部分,用于对单目相机进行标定;
图片预处理部分,用于将单目相机拍摄的图像进行校准与特定的灰度处理;
视觉里程计构建部分,用于选择半稠密直接算法最小化光度误差,来重建一个半稠密的结构,并且估计相机的位姿实现对相机的定位;
地图构建部分,依据半稠密直接算法提取的具有一定梯度的像素点进行局部地图的重建,最后将地图保存为八叉树地图的形式,并用可视化程序显示。
2.根据权利要求1所述的一种基于机器视觉的室内定位与地图构建装置,其特征在于:在所述传感器标定部分为单目标定,通过单目标定估计相机的内参就是固有属性,包括焦距,像元尺,径向畸变系数和切向畸变系数,通过相机标定获得畸变系数与相机内参,畸变系数用来对单目相机拍摄的图片进行矫正处理,相机内参矩阵作为视觉里程计的输入参数。
3.根据权利要求1所述的一种基于机器视觉的室内定位与地图构建装置,其特征在于:通过单目相机拍摄后的图片需要进行特定的预处理,首先由于室内环境光线不均,对于传感器采集的室内图像根据人眼对红绿蓝三种颜色的敏感程度,对图像的三分量权值进行调整;其次,采用归一化处理灰度图像,目的是为了增加图像的对比度,将原本灰度值范围扩大后可加强线条轮廓,便于后续光度误差的计算。
4.根据权利要求1所述的一种基于机器视觉的室内定位与地图构建装置,其特征在于:视觉里程计主要通过半稠密直接法进行重建,半稠密直接法将前后两帧图像中将带有一定梯度的像素点进行计算,舍弃像素点不明确的地方,最后将保留的像素点进行计算,重构成一个半稠密的结构。
5.根据权利要求4所述的一种基于机器视觉的室内定位与地图构建装置,其特征在于:具体重建过程如下:设P的世界坐标为[X;Y;Z],它在前一帧和后一帧的图像上的非齐次像素坐标为P1,P2;我们的目标是求前一帧到后一帧的位姿变换,所以以前一帧的相机为参照系,经过旋转和平移到达第二个帧相机的位置,并设旋转和平移的矩阵为R,t,;两个相机的内参相同设为K,投影方程为:
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