即时定位与地图构建方法及无人移动设备技术

本公开实施例公开了一种即时定位与地图构建方法及无人移动设备，所述方法包括：获取多个连续关键帧，以及所述多个连续关键帧中均能够观测到的多个目标三维点；利用所述连续关键帧以及所述目标三维点进行第一阶段的局部地图优化；其中，在第一阶段的局部地图优化过程中，将所述距离误差中的地面参数固定为初始值后，对所述连续关键帧的位姿参数进行优化；利用所述连续关键帧以及所述目标三维点中的所述地面三维点进行第二阶段的平面优化；在第二阶段的平面优化过程中，将所述连续关键帧的位姿参数固定为第一阶段优化得到的优化结果后，对所述连续关键帧中的地面参数进行优化。该技术方案能够得到准确率较高的地图优化结果。果。果。

【技术实现步骤摘要】
即时定位与地图构建方法及无人移动设备


[0001]本公开涉及基于位置服务的
，具体涉及一种即时定位与地图构建方法及无人移动设备。

技术介绍

[0002]定位技术已被广泛应用于各个行业，例如机器人、自动驾驶、AR、VR等，其中被用于定位的传感器也包括很多，单目相机由于其成本低、体积小易于安装在各种平台，引起了大量研究人员和从业人员的关注。目前主流的单目SLAM(Simultaneous Localization and Mapping，即时定位及构图)系统主要使用点作为唯一的地图地标，例如ORB
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SLAM和DSO技术，但是点在地图中并不能体现场景中的高级别信息和几何结构。而从扫描到的周围环境的图像中提取地面信息，进而在地图构建时加入地面对应的信息，并联合地面约束能够使得估计误差更小。
[0003]因此，如何在SLAM建图过程中加入地面约束，进而降低所构建地图的误差是当前需要解决的技术问题之一。

技术实现思路

[0004]本公开实施例提供一种即时定位与地图构建方法及无人移动设备。
[0005]第一方面，本公开实施例中提供了一种即时定位与地图构建方法，其中，包括：
[0006]获取多个连续关键帧，以及所述多个连续关键帧中均能够观测到的多个目标三维点；
[0007]利用所述连续关键帧以及所述目标三维点进行第一阶段的局部地图优化；其中，在第一阶段的局部地图优化过程中，将所述距离误差中的地面参数固定为初始值后，对所述连续关键帧的位姿参数进行优化；
[0008]利用所述连续关键帧以及所述目标三维点中的所述地面三维点进行第二阶段的平面优化；在第二阶段的平面优化过程中，将所述连续关键帧的位姿参数固定为第一阶段优化得到的优化结果后，对所述连续关键帧中的地面参数进行优化。
[0009]进一步地，所述第一阶段的局部地图优化和所述第二阶段的局部地图优化中均使用成本函数进行优化，成本函数包括所述目标三维点在多个连续关键帧上的重投影误差以及所述目标三维点中地面三维点距离地面的距离误差；所述重投影误差基于所述目标三维点以及所述多个连续关键帧的位姿参数得到；所述距离误差基于所述地面三维点以及所述地面参数得到。
[0010]进一步地，获取多个连续关键帧，包括：
[0011]获取当前关键帧、第一历史关键帧以及所述当前关键帧和所述第一历史关键帧之间的多个连续历史关键帧；
[0012]其中，在第一阶段的局部地图优化中，所述第一历史关键帧对应的位姿参数固定不变，而当前关键帧、当前关键帧和第一历史关键帧之间的多个历史关键帧的位姿参数为
待优化参数。
[0013]进一步地，所述地面参数包括地面法向量参数和地面到世界坐标系原点的距离参数。
[0014]进一步地，所述方法还包括：
[0015]提取所述当前关键帧中的特征点；
[0016]确定所述特征点对应的当前三维点；
[0017]基于所述当前三维点拟合平面的方式，确定所述当前三维点中位于地面的地面三维点。
[0018]进一步地，基于所述当前三维点拟合平面的方式，确定所述当前三维点中位于地面的地面三维点，包括：
[0019]基于所述当前三维点拟合出一个或多个平面；
[0020]确定所述一个或多个平面中对应于地面的目标平面；
[0021]确定所述当前三维点与所述目标平面之间的距离；
[0022]基于所述距离从所述当前三维点中筛选出地面三维点。
[0023]进一步地，当前优化过程的第一阶段的局部地图优化中，所述地面参数对应的所述初始值，为上一优化过程的第二阶段的平面优化过程中得到的优化结果。
[0024]第二方面，本公开实施例中提供了一种无人移动设备，包括：图像传感器和处理器；其中，
[0025]所述图像传感器采集所述无人移动设备周边环境的图像，以及将所述图像输出至所述处理器；
[0026]所述处理器获取所述图像中的多个连续关键帧，以及所述多个连续关键帧中均能够观测到的多个目标三维点；
[0027]所述处理器还利用所述连续关键帧以及所述目标三维点进行第一阶段的局部地图优化，以及利用所述连续关键帧以及所述目标三维点中的所述地面三维点进行第二阶段的平面优化；其中，在第一阶段的局部地图优化过程中，将所述距离误差中的地面参数固定为初始值后，对所述连续关键帧的位姿参数进行优化；在第二阶段的平面优化过程中，将所述连续关键帧的位姿参数固定为第一阶段优化得到的优化结果后，对所述连续关键帧中的地面参数进行优化。
[0028]第三方面，本公开实施例中提供了一种基于位置的服务提供方法，其中，包括：利用第一方面所述的方法进行后端优化，并基于后端优化的结果构建周边环境地图，以及基于所述周边环境地图为被服务对象提供基于位置的服务，所述基于位置的服务包括：导航、路线规划、地图渲染中的一种或多种。
[0029]第四方面，本专利技术实施例中提供了一种即时定位地图构建装置，包括：
[0030]获取模块，被配置为获取多个连续关键帧，以及所述多个连续关键帧中均能够观测到的多个目标三维点；
[0031]第一优化模块，被配置为利用所述连续关键帧以及所述目标三维点进行第一阶段的局部地图优化；其中，在第一阶段的局部地图优化过程中，将所述距离误差中的地面参数固定为初始值后，对所述连续关键帧的位姿参数进行优化；
[0032]第二优化模块，被配置为利用所述连续关键帧以及所述目标三维点中的所述地面
三维点进行第二阶段的平面优化；在第二阶段的平面优化过程中，将所述连续关键帧的位姿参数固定为第一阶段优化得到的优化结果后，对所述连续关键帧中的地面参数进行优化。
[0033]第五方面，本专利技术实施例中提供了一种基于位置的服务提供装置，包括：利用上述即时定位与地图构建装置进行后端优化，并基于后端优化的结果构建周边环境地图，以及基于所述周边环境地图为被服务对象提供基于位置的服务，所述基于位置的服务包括：导航、路线规划、地图渲染中的一种或多种。
[0034]所述功能可以通过硬件实现，也可以通过硬件执行相应的软件实现。所述硬件或软件包括一个或多个与上述功能相对应的模块。
[0035]在一个可能的设计中，上述装置的结构中包括存储器和处理器，所述存储器用于存储一条或多条支持上述装置执行上述对应方法的计算机指令，所述处理器被配置为用于执行所述存储器中存储的计算机指令。上述装置还可以包括通信接口，用于上述装置与其他设备或通信网络通信。
[0036]第六方面，本公开实施例提供了一种电子设备，包括存储器、处理器以及存储在存储器上的计算机程序，其中，所述处理器执行所述计算机程序以实现上述任一方面所述的方法。
[0037]第七方面，本公开实施例提供了一种计算机可读存储介质，用于存储上述任一装置所用的计算机指令，该计算机指令被处理器执行时用于实现上述任一方面所述的方法。
[0038]第八方面，本公开实施例提供了一种计本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种即时定位与地图构建方法，其中，包括：获取多个连续关键帧，以及所述多个连续关键帧中均能够观测到的多个目标三维点；利用所述连续关键帧以及所述目标三维点进行第一阶段的局部地图优化；其中，在第一阶段的局部地图优化过程中，将所述距离误差中的地面参数固定为初始值后，对所述连续关键帧的位姿参数进行优化；利用所述连续关键帧以及所述目标三维点中的所述地面三维点进行第二阶段的平面优化；在第二阶段的平面优化过程中，将所述连续关键帧的位姿参数固定为第一阶段优化得到的优化结果后，对所述连续关键帧中的地面参数进行优化。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一阶段的局部地图优化和所述第二阶段的局部地图优化中均使用成本函数进行优化，成本函数包括所述目标三维点在多个连续关键帧上的重投影误差以及所述目标三维点中地面三维点距离地面的距离误差；所述重投影误差基于所述目标三维点以及所述多个连续关键帧的位姿参数得到；所述距离误差基于所述地面三维点以及所述地面参数得到。3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，获取多个连续关键帧，包括：获取当前关键帧、第一历史关键帧以及所述当前关键帧和所述第一历史关键帧之间的多个连续历史关键帧；其中，在第一阶段的局部地图优化中，所述第一历史关键帧对应的位姿参数固定不变，而当前关键帧、当前关键帧和第一历史关键帧之间的多个历史关键帧的位姿参数为待优化参数。4.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述地面参数包括地面法向量参数和地面到世界坐标系原点的距离参数。5.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述方法还包括：提取所述当前关键帧中的特征点；确定所述特征点对应的当前三维点；基于所述当前三维点拟合平面的方式，确定所述当前三维点中位于地面的地面三维点。6.根据权利要求5所述的方法，其中，基于所述当前三维点拟...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈全，韩冰，张涛，
申请(专利权)人：高德软件有限公司，
类型：发明
国别省市：