一种动态环境下的陪护机器人同步定位与构图方法技术

本发明专利技术公开了一种动态环境下的陪护机器人同步定位与构图方法。方法包括：标定双目相机与惯性测量单元IMU，通过双目相机采集图像数据，通过IMU采集加速度与角速度数据；对加速度与角速度进行处理得到IMU预积分；对图像进行预处理，获得每帧图像的深度数据，结合帧差法与IMU预积分检测并剔除运动物体区域；进行视觉里程计的计算，获得相机的位姿变化；将IMU预积分与视觉里程计进行紧耦合，采用阻尼牛顿法对陪护机器人的位姿进行优化；根据陪护机器人的最优位姿建构稀疏特征点地图与八叉树地图。本发明专利技术融合了双目相机与惯性测量单元，并且结合了运动物体区域检测技术，提高了系统的准确性与可靠性。

【技术实现步骤摘要】
一种动态环境下的陪护机器人同步定位与构图方法
本专利技术属于同步定位与构图技术，具体为一种动态环境下的陪护机器人同步定位与构图方法。
技术介绍
同步定位与构图方法是当前机器人领域的关键技术之一，其能使机器人在未知环境中进行自主定位与地图构建。传统的室内服务机器人同步定位与构图方法多针对静态环境。但是，实际应用环境中的人、宠物等动态物体会产生干扰，导致传统的同步定位与构图方法适应性不好，鲁棒性不强。同时，由于室内环境较为复杂，采用单一传感器的同步定位与构图方法准确性低，存在一定的局限性，无法满足实际定位和地图构建的需求。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种动态环境下的陪护机器人同步定位与构图方法，用以提高在动态室内场景中陪护机器人定位和地图构建的准确性与可靠性。实现本专利技术目的的技术方案为：一种动态环境下的陪护机器人同步定位与构图方法，具体步骤为：步骤1、标定双目相机与惯性测量单元IMU，通过双目相机采集图像数据，通过IMU采集加速度与角速度数据；步骤2、对加速度与角速度进行处理得到IMU预积本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种动态环境下的陪护机器人同步定位与构图方法，其特征在于，具体步骤为：/n步骤1、标定双目相机与惯性测量单元IMU，通过双目相机采集图像数据，通过IMU采集加速度与角速度数据；/n步骤2、对加速度与角速度进行处理得到IMU预积分；/n步骤3、对图像进行预处理，获得每帧图像的深度数据，结合帧差法与IMU预积分检测并剔除运动物体区域；/n步骤4、进行视觉里程计的计算，获得相机的位姿变化；/n步骤5、将IMU预积分与视觉里程计进行紧耦合，采用阻尼牛顿法对陪护机器人的位姿进行优化；/n步骤6、根据陪护机器人的最优位姿建构稀疏特征点地图与八叉树地图。/n

【技术特征摘要】
1.一种动态环境下的陪护机器人同步定位与构图方法，其特征在于，具体步骤为：
步骤1、标定双目相机与惯性测量单元IMU，通过双目相机采集图像数据，通过IMU采集加速度与角速度数据；
步骤2、对加速度与角速度进行处理得到IMU预积分；
步骤3、对图像进行预处理，获得每帧图像的深度数据，结合帧差法与IMU预积分检测并剔除运动物体区域；
步骤4、进行视觉里程计的计算，获得相机的位姿变化；
步骤5、将IMU预积分与视觉里程计进行紧耦合，采用阻尼牛顿法对陪护机器人的位姿进行优化；
步骤6、根据陪护机器人的最优位姿建构稀疏特征点地图与八叉树地图。


2.根据权利要求1所述的动态环境下的陪护机器人同步定位与构图方法，其特征在于，对加速度与角速度进行处理得到IMU预积分的具体公式为：









式中，表示当前t时刻相较于i时刻IMU的旋转增量，下标中的B表示IMU坐标系；表示当前t时刻加速度的bias零偏；表示当前t时刻陀螺仪的bias零偏；表示当前t时刻的加速度测量值；表示当前t时刻在IMU坐标系下角速度的测量值。


3.根据权利要求1所述的动态环境下的陪护机器人同步定位与构图方法，其特征在于，结合帧差法与IMU预积分检测并剔除运动物体区域的具体方法为：
通过IMU预积分与双目相机的位置关系计算出相机i时刻至j时刻的相对运动[pij,qij]；
将相机i时刻至j时刻的相对运动[pij,qij]作为帧差法的运动补偿，计算i时刻的图像Fi中所有像素经过[pij,qij]的位姿变化后在j时刻的位置，得到理论上j时刻的图像F′j，将理论上j时刻的F′j与j时刻的实际图像Fj进行灰度值差分，得到差分图像Dj；若差分图像Dj上像素点的灰...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭健，史一露，李胜，龚勋，朱佳森，朱文宇，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32