本发明专利技术提供一种基于关键帧优化的视觉SLAM方法及装置，该方法包括：接收来自图像采集装置的当前图像帧；基于当前图像帧和当前图像帧的上一图像帧，获取第一位姿信息；在当前图像帧是关键帧时，在当前关键帧和当前关键帧的上一关键帧之间进行匹配，获取地图点；基于地图点为约束条件，利用筛选出的目标历史关键帧和当前关键帧建立共视有向连接图；基于共视有向连接图和第一位姿信息，进行局部集束调整，获取位姿估计信息；基于第二滑窗和位姿估计信息，进行局部集束调整，获取第二位姿信息，并获取更新后的地图点，以使得基于更新后的地图点，建立场景地图。本发明专利技术提供的基于关键帧优化的视觉SLAM方法及装置，能够兼顾低算力和高精度。高精度。高精度。
【技术实现步骤摘要】
基于关键帧优化的视觉SLAM方法及装置
[0001]本专利技术涉及图像处理
，尤其涉及一种基于关键帧优化的视觉SLAM方法及装置。
技术介绍
[0002]近年来，同步定位与建图(Simultaneous Localization And Mapping，SLAM)技术广泛发展，为移动机器人及自动驾驶车辆提供六自由度的运动估计，并可以从连续的3D视频流中恢复自身周围环境的3D结构。一般而言，SLAM可分为前端和后端。在视觉前端中，通过相机捕捉到的序列影像，主要是相邻帧间的关系，对相机位姿进行估计，这种依赖局部约束并且不停的链式运算，必将导致位姿误差不断累积，最终产生一个较大的漂移结果。SLAM的优化后端主要是对视觉前端得到的不够准确的位姿进行优化和建图，优化思路是从全局中选取关键帧，利用这些关键帧之间的关系建立时间和空间跨度更大的全局约束。
[0003]现阶段，较为成熟的视觉SLAM方案基于ORBSLAM2开展的，该方法采用基于特征点描述符方法对相邻两帧图像中特征点进行跟踪匹配，预先链式递推所有帧初始位姿，然后再对关键帧对其进行位姿优化。但是，这种位姿优化方法对于普通帧之间的估计就要使用描述符对特征点进行匹配，尽管精度较高，但却是不必要的。而且，在利用滑窗进行SLAM位姿优化时，由于局部轨迹得不到充分的探索，即使投入较大的算力，反而会出现位姿估计的稳定性和精度较差的情况。
技术实现思路
[0004]本专利技术提供一种基于关键帧优化的视觉SLAM方法及装置，用以解决现有技术中由于局部轨迹得不到充分的探索所导致的车载部分场景中视觉位姿估计出现退化导致的鲁棒性不够的缺陷。
[0005]本专利技术提供一种基于关键帧优化的视觉SLAM方法，包括：
[0006]接收来自图像采集装置的当前图像帧；
[0007]基于所述当前图像帧和所述当前图像帧的上一图像帧，利用光流法进行匹配，获取第一位姿信息；
[0008]在所述当前图像帧符合预设条件的情况下，将所述当前图像帧作为当前关键帧添加至第一滑窗，并利用基于描述符匹配方法在所述当前关键帧和所述当前关键帧的上一关键帧之间进行匹配，获取地图点；
[0009]基于所述地图点为约束条件，从所述第一滑窗筛选出目标历史关键帧，并基于所述目标历史关键帧和所述当前关键帧建立共视有向连接图；
[0010]基于所述共视有向连接图和所述第一位姿信息，进行局部集束调整，获取所述位姿估计信息；
[0011]基于第二滑窗和所述位姿估计信息，进行局部集束调整，获取第二位姿信息，并获取更新后的地图点，以使得基于所述更新后的地图点，建立SLAM场景地图；
[0012]其中，所述第一滑窗用于存放载体在预设距离的行驶过程中所包含的关键帧，所述第二滑窗用于存放预设历史时长内所包含的关键帧，以及载体在预设距离的行驶过程中所包含的关键帧，所述第二位姿信息是所述当前关键帧优化后的位姿信息。
[0013]根据本专利技术提供的一种基于关键帧优化的视觉SLAM方法，所述基于所述当前图像帧和所述当前图像帧的上一图像帧，利用光流法进行匹配，获取第一位姿信息，包括：
[0014]对所述当前图像帧进行预处理，并从所述当前图像帧的上一图像帧筛选出目标特征点；
[0015]基于所述目标特征点，利用金字塔光流法在所述当前图像帧和所述当前图像帧的上一图像帧进行匹配，获取匹配点集合；
[0016]基于所述匹配点集合，进行六自由度的位姿解算，获取所述第一位姿信息。
[0017]根据本专利技术提供的一种基于关键帧优化的视觉SLAM方法，所述基于所述共视有向连接图和所述第一位姿信息，进行局部集束调整，获取所述位姿估计信息，包括：
[0018]利用所述共视有向连接图中的所述当前关键帧和每一所述历史关键帧进行融合操作，从所述地图点中筛选出目标地图点；
[0019]基于所述第一位姿信息和所述目标地图点，进行局部集束调整，获取所述位姿估计信息，并对所述目标地图点进行更新。
[0020]根据本专利技术提供的一种基于关键帧优化的视觉SLAM方法，所述对所述当前图像帧进行预处理，并从所述当前图像帧的上一图像帧筛选出目标特征点，包括：
[0021]对所述当前图像帧进行直方图均衡化，获取处理后的所述当前图像帧；
[0022]基于目标模型，对所述当前图像帧的上一图像帧的特征点进行运动估计，获取目标特征点。
[0023]根据本专利技术提供的一种基于关键帧优化的视觉SLAM方法，所述目标模型包括匀变速模型、匀速模型和变速模型中一种。
[0024]根据本专利技术提供的一种基于关键帧优化的视觉SLAM方法，还包括：
[0025]在所述第一滑窗或者第二滑窗中添加新的所述当前关键帧，并边缘化所述历史关键帧；以及，
[0026]在所述当前关键帧的回环检测结果为真的情况下，利用闭环约束进行回环校正。
[0027]本专利技术还提供一种基于关键帧优化的视觉SLAM装置，包括：
[0028]接收模块，用于接收来自图像采集装置的当前图像帧；
[0029]初始位姿获取模块，用于基于所述当前图像帧和所述当前图像帧的上一图像帧，利用光流法进行匹配，获取第一位姿信息；
[0030]关键帧匹配模块，用于在所述当前图像帧符合预设条件的情况下，将所述当前图像帧作为当前关键帧添加至第一滑窗，并利用基于描述符匹配方法在所述当前关键帧和所述当前关键帧的上一关键帧之间进行匹配，获取地图点；
[0031]共视关系建立模块，用于基于所述地图点为约束条件，从所述第一滑窗筛选出目标历史关键帧，并基于所述目标历史关键帧和所述当前关键帧建立共视有向连接图；
[0032]第一集束模块，用于基于所述共视有向连接图和所述第一位姿信息，进行局部集束调整，获取所述位姿估计信息；
[0033]第二集束模块，用于基于第二滑窗和所述位姿估计信息，进行局部集束调整，获取
第二位姿信息，并获取更新后的地图点，以使得基于所述更新后的地图点，建立SLAM场景地图；
[0034]其中，所述第一滑窗用于存放载体在预设距离的行驶过程中所包含的关键帧，所述第二滑窗用于存放预设历史时长内所包含的关键帧，以及载体在预设距离的行驶过程中所包含的关键帧，所述第二位姿信息是所述当前关键帧优化后的位姿信息。
[0035]本专利技术还提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上述任一种所述基于关键帧优化的视觉SLAM方法。
[0036]本专利技术还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种所述基于关键帧优化的视觉SLAM方法。
[0037]本专利技术还提供一种计算机程序产品，包括计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种所述基于关键帧优化的视觉SLAM方法。
[0038]本专利技术提供的基于关键帧优化的视觉SLAM方法及装置本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于关键帧优化的视觉SLAM方法，其特征在于，包括：接收来自图像采集装置的当前图像帧；基于所述当前图像帧和所述当前图像帧的上一图像帧，利用光流法进行匹配，获取第一位姿信息；在所述当前图像帧符合预设条件的情况下，将所述当前图像帧作为当前关键帧添加至第一滑窗，并利用基于描述符匹配方法在所述当前关键帧和所述当前关键帧的上一关键帧之间进行匹配，获取地图点；基于所述地图点为约束条件，从所述第一滑窗筛选出目标历史关键帧，并基于所述目标历史关键帧和所述当前关键帧建立共视有向连接图；基于所述共视有向连接图和所述第一位姿信息，进行局部集束调整，获取所述位姿估计信息；基于第二滑窗和所述位姿估计信息，进行局部集束调整，获取第二位姿信息，并获取更新后的地图点，以使得基于所述更新后的地图点，建立SLAM场景地图；其中，所述第一滑窗用于存放载体在预设距离的行驶过程中所包含的关键帧，所述第二滑窗用于存放预设历史时长内所包含的关键帧，以及载体在预设距离的行驶过程中所包含的关键帧，所述第二位姿信息是所述当前关键帧优化后的位姿信息。2.根据权利要求1所述的基于关键帧优化的视觉SLAM方法，其特征在于，所述基于所述当前图像帧和所述当前图像帧的上一图像帧，利用光流法进行匹配，获取第一位姿信息，包括：对所述当前图像帧进行预处理，并从所述当前图像帧的上一图像帧筛选出目标特征点；基于所述目标特征点，利用金字塔光流法在所述当前图像帧和所述当前图像帧的上一图像帧进行匹配，获取匹配点集合；基于所述匹配点集合，进行六自由度的位姿解算，获取所述第一位姿信息。3.根据权利要求1所述的基于关键帧优化的视觉SLAM方法，其特征在于，所述基于所述共视有向连接图和所述第一位姿信息，进行局部集束调整，获取所述位姿估计信息，包括：利用所述共视有向连接图中的所述当前关键帧和每一所述历史关键帧进行融合操作，从所述地图点中筛选出目标地图点；基于所述第一位姿信息和所述目标地图点，进行局部集束调整，获取所述位姿估计信息，并对所述目标地图点进行更新。4.根据权利要求2所述的基于关键帧优化的视觉SLAM方法，其特征在于，所述对所述当前图像帧进行预处理，并从所述当前图像帧的上一图像帧筛选出目标特征点，包括：对所述当前图像帧进行直方图均衡化，获取处理后的所述当前图像帧；基于目标模型，对所述当前图像帧的上一图像帧的...
【专利技术属性】
技术研发人员：付诚，陈志涛，夏华佳，
申请(专利权)人：武汉依迅北斗时空技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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