基于单目视觉的定位方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于单目视觉的定位方法和装置，涉及定位技术领域。该方法的一具体实施方式包括：提取拍摄的两帧影像的特征点，基于所述特征点确定当前场景的初始化模型，以获得第一初始化地图；基于拍摄的第一帧影像的位姿信息，对所述第一初始化地图进行三维旋转和平移变换，以获得第二初始化地图；基于拍摄的第一帧影像与第二帧影像之间的基线长度，对所述第二初始化地图进行尺度变换，以获得第三初始化地图；确定当前帧影像与该当前帧影像的前一帧影像之间的相对位姿，基于所述相对位姿和第三初始化地图进行定位。该实施方式能够获得具有真实尺度与绝对位置信息的定位结果与地图数据。

Location method and device based on monocular vision

【技术实现步骤摘要】
基于单目视觉的定位方法和装置
本专利技术涉及定位
，尤其涉及一种基于单目视觉的定位方法和装置。
技术介绍
SLAM(simultaneouslocalizationandmapping):同步定位与地图构建系统，该问题可描述为机器人在未知环境中从一个未知位置开始移动,在移动过程中根据位置估计和地图进行自身定位,同时在自身定位的基础上建造增量式地图，实现机器人的自主定位和导航。目前的SLAM根据硬件设备的不同主要有两种：基于激光雷达的SLAM和基于视觉的SLAM。其中，基于视觉的SLAM主要是通过摄像头采集的数据进行同步定位与地图构建。按照视觉传感器的不同可以将基于视觉的SLAM分为三种：基于单目摄像头(monocularcamera)的SLAM、基于双目摄像头(binocularcamera)的SLAM和基于深度摄像头(RGB-Dcamera)的SLAM。在实现本专利技术过程中，专利技术人发现现有技术中至少存在如下问题：目前主流的单目摄像头的SLAM技术以非滤波方法为主，大都基于标定过后的视频影像序列进行，利用多点空间前方本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于单目视觉的定位方法，其特征在于，包括：/n提取拍摄的两帧影像的特征点，基于所述特征点确定当前场景的初始化模型，以获得第一初始化地图；/n基于拍摄的第一帧影像的位姿信息，对所述第一初始化地图进行三维旋转和平移变换，以获得第二初始化地图；/n基于拍摄的第一帧影像与第二帧影像之间的基线长度，对所述第二初始化地图进行尺度变换，以获得第三初始化地图；/n确定当前帧影像与该当前帧影像的前一帧影像之间的相对位姿，基于所述相对位姿和第三初始化地图进行定位。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于单目视觉的定位方法，其特征在于，包括：
提取拍摄的两帧影像的特征点，基于所述特征点确定当前场景的初始化模型，以获得第一初始化地图；
基于拍摄的第一帧影像的位姿信息，对所述第一初始化地图进行三维旋转和平移变换，以获得第二初始化地图；
基于拍摄的第一帧影像与第二帧影像之间的基线长度，对所述第二初始化地图进行尺度变换，以获得第三初始化地图；
确定当前帧影像与该当前帧影像的前一帧影像之间的相对位姿，基于所述相对位姿和第三初始化地图进行定位。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在提取拍摄的两帧影像的特征点之前，所述方法还包括：
标定摄像机的内参数；
基于所述内参数，对拍摄的两帧影像进行畸变差校正。


3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，提取拍摄的两帧影像的特征点，基于所述特征点确定当前场景的初始化模型，以获得第一初始化地图的过程包括：
提取拍摄的第一帧影像与第二帧影像的FAST角点，以作为特征点；
对所述特征点进行匹配，以获得匹配的特征点；
根据匹配的特征点，确定第一帧影像与第二帧影像之间的单应变换矩阵和基础变换矩阵；
分别确定单应变换矩阵和基础变换矩阵的变换误差，将变换误差小的矩阵作为当前场景的初始化模型；
基于所述初始化模型，确定第一初始化地图。


4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，基于拍摄的第一帧影像的位姿信息，对所述第一初始化地图进行三维旋转和平移变换的过程包括：
根据摄像机与GPS组合导航系统之间的外参数对拍摄的第一帧影像的位姿信息进行校正，以获得第一帧影像的绝对位姿信息；
基于所述第一帧影像的绝对位姿信息，对所述第一初始化地图进行三维旋转和平移变换。


5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，确定当前帧影像与该当前帧影像的前一帧影像之间的相对位姿，基于所述相对位姿和第三初始化地图进行定位的过程包括：
步骤A：根据当前帧影像的位姿信息与该当前帧影像的前一帧影像的位姿信息，确定当前帧影像与该当前帧影像的前一帧影像之间的相对位姿；将所述相对位姿作为初始值，对当前帧影像的特征点以及该当前帧影像的前一帧影像的特征点进行局部区域匹配，以进行初步定位；若初步定位失败，则执行步骤B或步骤C，若初步定位成功，则执行步骤D；
步骤B：根据运动模型确定当前帧影像与该当前帧影像的前一帧影像之间的相对位姿；将所述相对位姿作为初始值，对当前帧影像的特征点以及该当前帧影像的前一帧影像的特征点进行局部区域匹配，以进行初步定位；若初步定位失败，则执行步骤C；
步骤C：对当前帧影像的特征点以及该当前帧影像的前一帧影像的特征点进行全局搜索匹配，以实现初步定位；
步骤D：确定第三初始化地图中的所有三维空间点在当前帧影像上的投影点，基于所述投影点进行局部窗口特征匹配，以获得当前帧影像在第三初始化地图中的精确定位。


6.根据权利要求1-5任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
确定出现在当前帧影像并且未出现在该当前帧影像的前一帧影像中的三维空间点的数量；
若所述三维空间点的数量大于或等于第一阈值，则将所述当前帧影像加入所述第三初始化地图，以对所述第三初始化地图进行更新。


7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，在将所述前帧影像加入所述第三初始化地图之后，所述方法还包括：
基于位姿信息，从拍摄的影像中确定与当前帧影像的距离小于第二阈值的影像，以形成候选回环影像集合；
基于所述候选回环影像集合，检测是否存在回环；
若存在，则对回环两端进行融合，以优化所述第三初始化地图。


8.一种基于单目视觉的定位装置，其特征在于，包括：
第一初始化地图获取模块，用于提取拍摄的两帧影像的特征点，基于所述特征点确定当前场景的初...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙晓峰，
申请(专利权)人：北京京东尚科信息技术有限公司，北京京东世纪贸易有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11