一种SLAM方法技术

本发明专利技术公开了一种SLAM方法；属于可移动平台同步定位与地图构建这一领域；其技术要点在于：对机器视觉所接收到的图像抽象和表达为不同层级的信息；越高层的信息单个存储量越低，越低层的信息单个存储量越高；越高层的信息编号越多；越低层的信息编号越少。采用本发明专利技术的一种高效的长时大尺度SLAM方法，达到长时大尺度SLAM下回环检测的性能与高效性。度SLAM下回环检测的性能与高效性。度SLAM下回环检测的性能与高效性。

【技术实现步骤摘要】
一种SLAM方法
[0001]本申请是分案申请，原申请的申请号为202110658243.4，申请日为2021年6月15日，专利技术名称为“一种高效的长时大尺度SLAM方法和系统”。


[0002]本专利技术涉及汽车同步定位与地图构建
，更具体地说，尤其涉及一种SLAM方法。

技术介绍

[0003]SLAM，是Simultaneous localization and Mapping的简称，其直译为：同步定位与地图构建；该技术是汽车能够实现自主导航定位、构建环境地图的核心技术(其属于智能交通领域的支撑软件)。
[0004]现有的Visual SLAM算法,面对长时(Long
‑
term)和大尺度(large
‑
scale)场景时,面临的主要问题是需要存储大量的历史信息以能在更大尺度和更长时间范围内进行回环检测(Loop Closure Detection)来减少累积偏差.这对终端智能设备的存储和检索计算带来巨大的性能挑战.如何能够解决更长时
‑
更大尺度范围的visual slam的高效算法是本领域的核心问题。
[0005]例如，CN111767854A提出的结合场景文本语义信息的SLAM回环检测方法，其核心步骤在于：对于关键帧集合中的任一关键帧，计算其总信息向量与当前帧总信息向量的余弦相似度，取相似度大于一定阈值且不与当前帧直接相邻的关键帧作为回环候选帧。作为该方法而言，就会存在前述的问题，要存储每一个关键帧的信息向量。这对于硬件存储设备的压力非常大。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提供一种SLAM方法，其解决了现有技术中的不足之处。
[0007]一种SLAM方法，包括以下步骤：
[0008]对机器视觉所接收到的图像抽象和表达为不同层级的信息；
[0009]越高层的信息单个存储量越低，越低层的信息单个存储量越高(也即，X
j，β
单个所占用的存储空间是小于X
j+1，β
单个所占用的存储空间)；
[0010]越高层的信息编号越多；越低层的信息编号越少(即下述的Q
j
>Q
j+1
)。
[0011]一种高效的长时大尺度SLAM方法，其包括如下步骤：
[0012]S100,建立关键帧的信息层级序列：
[0013]关键帧的信息层级序列，按照层级逐级降低的顺序，表达为：第1层级信息、第2层级信息、第j层级信息
………
、第k层级信息：
[0014]S200，确定关键帧的各个信息层级的存储量：
[0015]第1层级信息的存储量为Q1,第2层级信息的存储量为Q2…………
第j层级信息的存储量为Q
j
…………
第k层级信息的存储量为Q
k
：
[0016]对于Q1～Q
k
而言，有：Q1>Q2>
……
Q
j
‑1>Q
j
>
……
Q
k
；
[0017]S300，当前关键帧为第Y个关键帧，从第Y个关键帧提取第1～k层的信息：X
1，Y
、X
2，Y
、
……
X
j，Y
、
……
X
k，Y
；同时计算第Y个关键帧提取第1～k层的信息的存储重要性系数：Z
1，Y
、Z
2，Y
、
……
Z
j，Y
、
……
Z
k，Y
；
[0018]X
1，Y
、X
2，Y
、
……
X
j，Y
、
……
X
k，Y
分别表示：第Y个关键帧的第1层级信息，第Y个关键帧的第2层级信息、
……
第Y个关键帧的第j层级信息、
……
第Y个关键帧的第k层级信息；
[0019]Z
1，Y
、Z
2，Y
、
……
Z
j，Y
、
……
Z
k，Y
分别表示：第Y个关键帧的第1层级信息的存储重要性系数，第Y个关键帧的第2层级信息的存储重要性系数、
……
第Y个关键帧的第j层级信息的存储重要性系数、
……
第Y个关键帧的第k层级信息的存储重要性系数；
[0020]S400，将当前第Y个关键帧提取的第1～k层的信息的存储重要性系数：Z
1，Y
、Z
2，Y
、
……
Z
j，Y
、
……
Z
k，Y
加入到当前的关键帧层级信息的存储重要性系数矩阵中(将第Y个关键帧的提取的第1～k层级信息的存储重要性参数全部存储进入当前的关键帧层级信息的存储重要性系数矩阵)；
[0021]S500，
[0022]将当前第Y个关键帧提取的第1～k层的信息：X
1，Y
、X
2，Y
、
……
X
j，Y
、
……
X
k，Y，
加入到当前的关键帧层级信息矩阵中：
[0023]当0<Y≤Q
k
时，将第Y个关键帧的提取的第1～k层级信息全部存储进入当前关键帧集合中；
[0024]上述步骤采用下式表达为：
[0025][0026]X
j，I
表达第I个关键帧的第j层级信息；
[0027]当Q
j
<Y≤Q
j
‑1时，j表示2至k的任意自然数；
[0028]将第Y个关键帧的第1～j
‑
1层级信息全部存储进入当前关键帧集合中，上述步骤采用下式表达为：
[0029][0030]对于第Y个关键帧的第j～k层级信息而言，逐层进行计算，决定是否存储：
[0031]对于第j～k层中的任意第β层而言：
[0032]首先，从Z
β,1
,Z
β,2
……
Z
β,I
……
Z
β,Y
‑1,寻找取最小值，其采用Z
β,m
来表示，即第m个关键帧第β层级信息存储重要性参数最小；
[0033]其次，根据Z
β,m
、Z
β,Y
的大小，决定是否存储第Y个关键帧的第β层级信息X
β,Y
：
[0034]当Z
β,m
>Z
β,本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高效的长时大尺度SLAM方法，其特征在于：对机器视觉所接收到的图像抽象和表达为不同层级的信息；越高层的信息单个存储量越低，越低层的信息单个存储量越高；越高层的信息编号越多；越低层的信息编号越少。2.一种高效的长时大尺度SLAM方法，其特征在于，包括如下步骤：S100,建立关键帧的信息层级序列：关键帧的信息层级序列，按照层级逐级降低的顺序，表达为：第1层级信息、第2层级信息、第j层级信息
………
、第k层级信息：S200，确定关键帧的各个信息层级的存储量：第1层级信息的存储量为Q1,第2层级信息的存储量为Q2…………
第j层级信息的存储量为Q
j
…………
第k层级信息的存储量为Q
k
：对于Q1～Q
k
而言，有：Q1>Q2>
……
Q
j
‑1>Q
j
>
……
Q
k
；S300，当前关键帧为第Y个关键帧，从第Y个关键帧提取第1～k层的信息：X
1，Y
、X
2，Y
、
……
X
j，Y
、
……
X
k，Y
；同时计算第Y个关键帧提取第1～k层的信息的存储重要性系数：Z
1，Y
、Z
2，Y
、
……
Z
j，Y
、
……
Z
k，Y
；X
1，Y
、X
2，Y
、
……
X
j，Y
、
……
X
k，Y
分别表示：第Y个关键帧的第1层级信息，第Y个关键帧的第2层级信息
、
……
第Y个关键帧的第j层级信息
、
……
第Y个关键帧的第k层级信息；Z
1，Y
、Z
2，Y
、
……
Z
j，Y
、
……
Z
k，Y
分别表示：第Y个关键帧的第1层级信息的存储重要性系数，第Y个关键帧的第2层级信息的存储重要性系数
、
……
第Y个关键帧的第j层级信息的存储重要性系数
、
……
第Y个关键帧的第k层级信息的存储重要性系数；S400，将当前第Y个关键帧提取的第1～k层的信息的存储重要性系数：Z
1，Y
、Z
2，Y
、
……
Z
j，Y
、
……
Z
k，Y
加入到当前的关键帧层级信息的存储重要性系数矩阵中；S500，将当前第Y个关键帧提取的第1～k层的信息：X
1，Y
、X
2，Y
、
……
X
j，Y
、
……
X
k，Y，
加入到当前的关键帧层级信息矩阵中：当0<Y≤Q
k
时，将第Y个关键帧的提取的第1～k层级信息全部存储进入当前关键帧集合中；上述步骤采用下式表达为：X
j，I
表达第I个关键帧的第j层级信息；当Q
j
<Y≤Q
j
‑1时，j表示2至k的任意自然数；将第Y个关键帧的第1～j
‑
1层级信息全部存储进入当前关键帧集合中，上述步骤采用下式表达为：
对于第Y个关键帧的第j～k层级信息而言，逐层进行计算，决定是否存储：对于第j～k层中的任意第β层而言：首先，从Z
β,1
,Z
β,2
……
Z
β,I
……
Z
β,Y
‑1,寻找取最小值，其采用Z
β,m
来表示，即第m个关键帧第β层级信息存储重要性参数最小；其次，根据Z
β,m
、Z
β,Y
的大小，决定是否存储第Y个关键帧的第β层级信息X
β,Y
：当Z
β,m
>Z
β,Y
则Z
β,Y
赋予新的数值，使得Z
β,Y
不再参与排序；X
β,Y
赋予新的数值NULL或者0，即将第Y个关键帧的第β层级信息不存储；当Z
β,m
≤Z
β,Y
则Z
β,m
赋予新的数值，使得Z
β,m
不再参与排序；X
β,m
赋予新的数值NULL或者0，即将第m个关键帧的第β层级信息删去，将第Y个关键帧的第β层级信息X
β,Y
存储，即将第m个关键帧的第β层级信息的存储空间让与第Y个关键帧的第β层级信息存储空间，即第β层级信息的存储量始终保持在Q
β
；当Q1<Y时：对于第Y个关键帧的第1～k层级信息而言，逐层进行计算，决定是否存储：对于第1～k层中的任意第β层而言，首先，从Z
β,1
,Z
β,2
……
Z
β,I
……
Z
β,Y
‑1,寻找取最小值，其采用Z
β,m
来表示，即第m个关键帧第β层级信息存储重要性参数最小；其次，根据Z
β,m
、Z
β,Y
的大小，决定是否存储第Y个关键帧的第β层级信息X
β,Y
：当Z
β,m
>Z
β,Y
则Z
β,Y
赋予新的数值，使得Z
β,Y
不再参与排序；X
β,Y
赋予新的数值NULL或者0，即将第Y个关键帧的第β层级信息不存储；当Z
β,m
≤Z
β,Y
则Z
β,m
赋予新的数值，使得Z
β,m
不再参与排序；X
β,m
赋予新的数值NULL或者0，即将第m个关键帧的第β层级信息删去，将第Y个关键帧的...

【专利技术属性】
技术研发人员：任杰，
申请(专利权)人：元橡科技苏州有限公司，
类型：发明
国别省市：