本发明专利技术涉及一种用于利用至少一个传感器装置和地图(MAP)确定移动单元(1)的位姿的方法，该传感器装置设立成获取所述移动单元(1)的环境图像(PIC)，在该地图中标记出至少一个可行驶区域(2)，在该方法中，借助于所述至少一个传感器装置获取至少一个环境图像(PIC)，依据所获取的该至少一个环境图像(PIC)计算出至少一个无碰撞区域(3、3.1、3.2)，通过将所计算出的该至少一个无碰撞区域(3、3.1、3.2)与在地图(MAP)中标记的该至少一个可行驶区域(2)进行比较，确定所述移动单元(1)的位姿。此外，还说明了用于执行方法的系统。说明了用于执行方法的系统。说明了用于执行方法的系统。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于确定移动单元的位姿的方法、系统和计算机程序产品
[0001]本专利技术涉及用于确定移动单元的位姿的方法、系统和计算机程序产品。
技术介绍
[0002]将例如可用于机器人或自动驾驶领域的定位方法用于精确确定车辆的位姿或位置。在此，在由摄像机拍摄的图像中探测地标，例如交通标志或信号灯，对地标进行分类，并且接着为其分配具有预定的位置信息的已知地标。然后，例如可从这种分配中例如确定车辆的位姿或位置。
[0003]这种方法的精度敏感地取决于探测的地标的数量和探测的地标分配给已知地标的唯一性。尤其在仅可探测少量的地标、完全不可探测到地标或不可明确进行分配的区域中，不可执行这种方法或该方法的精度不足。
技术实现思路
[0004]因此，本专利技术的目的在于，避免所指出的缺点，并且提出一种用于确定移动单元的位姿的可靠且精确的方法、系统和计算机程序产品。
[0005]根据本专利技术，该目的通过在权利要求1、13和15中提到的特征来实现。有利的变型从在从属权利要求中提到的特征得到。
[0006]本专利技术涉及一种用于利用至少一个传感器装置和地图确定移动单元的位姿的方法，至少一个传感器装置设置成获取移动单元的环境图像，在该地图中标出至少一个可行驶区域。在该方法中，借助于至少一个传感器装置获取至少一个环境图像，并且依据该至少一个获取的环境图像计算至少一个无碰撞区域。移动单元的位姿通过比较至少一个无碰撞区域与至少一个在地图中标记的可行驶区域来确定。
[0007]通过提出的方法可特别可靠且灵活地确定移动单元的位姿。特别有利地，该方法可用于移动单元的如下的环境中，在其中可探测到少量的地标或不可探测到地标，或很少或没有地标是已知的，或很少或没有地标标记在地图中，例如在小的支路或交通稀少的偏远地区。尤其当探测到的地标与已知地标的分配不可在基于地标的定位方法中明确或可靠地确定时，可使用该方法。在这种具有挑战性的情况下，总是仍然可依据至少一个获取的环境图像可靠且稳健地计算无碰撞区域，并且可与地图上标记的至少一个可行驶区域进行比较。
[0008]例如，移动单元可以是陆上交通工具(例如机动车或机器人)或船只(例如小艇或轮船)。移动单元的位姿至少可包括位置信息。位置信息例如可用两个或三个坐标的值形成。位姿还可包括方位角信息。例如可用两个或三个方位角的值来形成方位角信息。移动单元的位姿优选地包括位置信息和方位角信息。在此，一个位姿可用具有六个分量的向量来表示。在此，三个分量可对应于坐标，例如地理坐标或GPS坐标(GPS＝Global Positioning System)。其他三个分量可以对应于方位角。
[0009]至少一个标记的可行驶区域可至少部分地对应于路面或水面的子区域。优选地，
地图具有至少一个标记出的可行驶区域的地图位置信息。在此，地图位置信息可用地图坐标系中的两个或三个坐标形成。至少一个标记的可行驶区域例如可通过二维或三维的点集或像素集来确定。优选地，至少一个标记的可行驶区域对应于在二维或三维地图坐标系中的二维的面或点集。地图坐标系可为全球参考系，其例如可用地理坐标或GPS坐标形成。
[0010]地图可为语义地图。优选地，地图包括具有地图位置信息的至少一个已知地标。至少一个地标例如可为交通标志、交通信号灯或消防栓。地标的地图位置信息可包括相应的地标在地图坐标系中的两个或三个坐标的值。
[0011]至少一个传感器装置可具有摄像机，优选地具有单目摄像机。特别优选地，通过至少一个传感器装置执行校准。借助于校准可为至少一个环境图像的点或像素分配至少一个坐标，例如相对于移动单元的本地地平面的高度。
[0012]移动单元的本地地平面可对应于移动单元的可行驶表面的至少一个子区域。本地地平面例如可通过移动单元的轮子在移动单元可行驶的表面上的支承点来确定。
[0013]校准可依据摄像机坐标系来执行，其中，作为至少一个传感器装置的摄像机的光轴可相当于摄像机坐标系的坐标轴。此外，可预先确定和/或在校准时考虑至少一个传感器装置、移动单元或光轴相对于移动单元的本地地平面的高度。
[0014]至少一个无碰撞区域可为二维或三维的点集或像素集。至少一个无碰撞区域例如可对应于在摄像机坐标系中的二维或三维点集。至少一个无碰撞区域可计算为通过至少一个环境图像记录的并且可由移动单元行驶的表面(例如路面或水面)的子区域。至少一个无碰撞区域尤其可形成移动单元的可行驶表面的可从移动单元沿行驶方向到达的区域。至少一个无碰撞区域可尤其没有障碍物，例如其他的移动单元、人行道或消防栓。
[0015]可从至少一个环境图像提取至少一个无碰撞区域作为掩码，其中，可为至少一个环境图像的每个像素分配位值。位值为1的像素例如可与无碰撞区域相关联，而位值为0的像素可与无碰撞区域的互补部分相关联。以这种方式定义的掩码可通过二进制矩阵表示，其中，二进制矩阵的行和列可对应于至少一个环境图像的像素的行排列和列排列。
[0016]优选地，至少一个无碰撞区域依据至少一个环境图像借助于语义分割来计算。特别优选地，至少一个无碰撞区域借助于机器学习方法、尤其借助于经训练的神经网络来计算。
[0017]方法可包括初始化步骤。移动单元的位置或位姿例如可借助于至少一个其他的传感器装置来初始估计。至少一个其他的传感器装置例如可具有用于获取GPS数据的卫星定位系统、用于获取里程数据的至少一个速度传感器和/或LIDAR系统(LIDAR＝light detection and ranging，激光雷达)。例如可使用移动单元的初始估计的位姿或位置通过移动通信网络经由外部服务器和/或从移动单元的电子存储单元调取或获得地图。
[0018]方法还可包括几何投影。例如可将计算出的至少一个无碰撞区域优选地依据校准投影到移动单元的本地地平面。优选地，还将在地图中标记的至少一个可行驶区域例如依据移动单元的初始估计的位姿或位置或依据对移动单元的位姿的假设投影到移动单元的本地地平面。通过这种几何投影可特别快速且有效地进行至少一个计算出的无碰撞区域与在地图中标记的至少一个可行驶区域的比较。
[0019]特别有利地，提出的方法还可与本身已知的定位方法、尤其基于地标的定位方法相组合。例如可首先借助于本身已知的定位方法、尤其借助于基于地标的定位方法确定或
计算对移动单元的位姿的至少一个假设。
[0020]在比较至少一个计算出的无碰撞区域与至少一个在地图中标记的可行驶区域时可进行合理性检查。借助于合理性检查可检查或确定至少一个假设的合理性，或者从多个假设中选择一个假设、优选合理假设，并且在确定移动单元的位姿时将其考虑在内。替代地或附加地，还可借助于合理性检查确定移动单元的初始估计的位姿的可信性。
[0021]优选地，定位方法是基于地标的定位方法。基于地标的定位方法可包括探测和/或分类在至少一个环境图像中的至少一个地标。探测例如可依据经过训练的神经网络来进行。
[0022]替代地或附加地，分类可通过经过训练的神经网络来进行。
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【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于利用至少一个传感器装置和地图(MAP)确定移动单元(1)的位姿的方法，该至少一个传感器装置设置成获取所述移动单元(1)的环境图像(PIC)，在该地图中标记出至少一个可行驶区域(2)，在该方法中，借助于所述至少一个传感器装置获取至少一个环境图像(PIC)，依据所获取的该至少一个环境图像(PIC)计算出至少一个无碰撞区域(3、3.1、3.2)，通过将所计算出的该至少一个无碰撞区域(3、3.1、3.2)与在地图(MAP)中标记出的该至少一个可行驶区域(2)进行比较，确定所述移动单元(1)的位姿。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述移动单元(1)的位姿包括位置信息和/或方位角信息，和/或所标记的该至少一个可行驶区域(2)对应于在地图坐标系中的二维点集或三维点集。3.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述地图(MAP)是语义地图和/或包括具有地图位置信息的至少一个已知地标(4.2)。4.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述至少一个无碰撞区域(3、3.1、3.2)对应于在摄像机坐标系中的二维点集或三维点集，和/或所述至少一个无碰撞区域(3、3.1、3.2)对应于从所述移动单元(1)起沿行驶方向能无碰撞地行驶的表面，和/或所述至少一个无碰撞区域(3、3.1、3.2)依据至少两个顺序获取的环境图像(PIC)来计算，和/或所述至少一个无碰撞区域(3、3.1、3.2)依据单目环境图像序列来计算，和/或所述至少一个无碰撞区域(3、3.1、3.2)借助于语义分割来计算，和/或所述至少一个无碰撞区域(3、3.1、3.2)借助于机器学习方法、尤其借助于经训练的神经网络来计算。5.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，将所计算出的该至少一个无碰撞区域(3、3.1、3.2)和/或在地图(MAP)中标记出的该至少一个可行驶区域(2)投影到所述移动单元(1)的本地地平面上。6.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，通过定位方法计算出所述移动单元(1)的位姿的至少一个假设，并在比较中对计算出的所述至少一个假设进行合理性检查。7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述定位方法是基于地标的定位方法，和/或依据在获取的环境图像(PIC)中探测到的至少一个地标(4.1)与在地图(MAP)中标记出的至少一个已知地标(4.2)之间的分配关系，确定所述移动单元(1)的位姿的至少一个假设，和/或借助于基于地标的定位方法，确定所述移动单元(1)的位姿的多个假设。8.根据权利要求6或7所述的方法，其特征在于，在合理性检查中，确定所述至少一个无碰撞区域(3、3.1、3.2)的如下的子区域(3.1)：该子区域依据所述至少一个假设而能明确地分配给在地图...
【专利技术属性】
技术研发人员：J，
申请(专利权)人：凯瑞达欧洲公司，
类型：发明
国别省市：
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