一种用于为至少一个移动单元(120)的使用环境(100)的地图(170)提供绘制数据(160)的方法(600)包括：从与所述移动单元(120)的图像捕获装置(122)的接口读入参考图像数据。所述参考图像数据代表多个参考图像，所述参考图像是借助于所述图像捕获装置对所述使用环境(100)的底板(102)的特定于每个参考图像的子区段(104)拍摄的，其中相邻的子区段(104)部分重叠。针对每个参考图像使用所述参考图像数据提取多个参考图像特征。所述参考图像特征在每个参考图像中的位置借助于随机过程或根据预定义的分布方案来确定。为了产生绘制数据，在每个参考图像特征的位置处使用所述参考图像数据确定参考特征描述符。所述绘制数据(160)具有所述参考图像数据、所述参考图像特征的位置和所述参考特征描述符。和所述参考特征描述符。和所述参考特征描述符。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】为至少一个移动单元绘制使用环境并在使用环境中定位至少一个移动单元的方法和设备及用于使用环境的定位系统
[0001]本专利技术基于根据独立权利要求的种类的设备或方法。计算机程序也是本专利技术的主题。
技术介绍
[0002]对于基于底板纹理的基于特征的定位或基于底板纹理特征的绝对或基于地图的定位，已知各种方法。例如，可以将随机特征图像区域用于特征提取，但迄今为止特别是仅适用于不是寻找图像对之间的对应关系并且因此特别地也不涉及定位任务的应用情况，而是用于目标在于理解图像内容的应用。这种应用的示例是图像分类或对象识别。这种应用特别是涉及完全在一个系统(例如自主车辆或机器人)上运行的方法。
[0003]DE 10 2017 220 291 A1公开了一种用于沿着虚拟轨道系统自动引导车辆的方法。这是一种使得带有向下定向的相机的自主系统可以跟随先前学习的虚拟轨道的方法。
技术实现思路
[0004]在此背景下，利用这里提出的方案提出了根据独立权利要求的方法以及使用这些方法的设备，以及最后提出了对应的计算机程序。通过从属权利要求中列出的措施，独立权利要求中说明的方法的有利扩展和改进是可能的。
[0005]根据实施方式，特别是使得可以在至少一个移动单元的使用环境中为基于底板纹理的绘制和/或定位进行有效的特征检测。例如更准确地说，为此可以使用用于为基于底板纹理的绘制和/或定位进行特征检测的简化方案。换句话说，可以提供用于借助于来自向下定向的相机的图像为定位进行特征检测的有效过程。在此情况下，特征检测特别是可以与实际图像内容无关地执行，或者通过由随机过程或由固定模式定义特征位置。使用例如可以基本上与后续定位步骤(如特征描述、对应关系查找和姿态确定)无关地进行。特别地，实施方式可以基于以下事实，即不是实际的特征检测而是任意图像区域都可以用于绘制过程和/或定位过程。也就是说，可以通过随机或伪随机或基于静态模式确定用于特征提取的图像区域来节省计算时间。这种类型的特征检测是基于底板纹理来进行基于特征的定位的有效方案这一事实特别是出于以下原因。
[0006]首先，在此情况下可以将随机选择相似图像区域的概率归类为相对较高。这是因为相机姿态可以良好近似地仅使用三个参数来加以描述：底板平面中的x和y坐标以及方向角。特别地，到底板的距离是已知的，从而使用图像区域大小的特征可以保持恒定。例如，如果在定位期间已经存在当前姿态估计，则可以进一步降低复杂性。特别是在以足够的精度估计定向的情况下，可以将特征图像区域的待确定参数减少到特征图像区域的图像坐标。如果使用具有一定平移鲁棒性的特征描述符，使得轻微移位的图像区域也可以被评估为相似的描述符，则尽管使用的特征图像区域是随机选择的，也例如有很大概率找到重叠的图像对之间的正确对应关系。其次，可以假设底板纹理具有很多的信息内容。通过合适的特征
描述符，特别是不需要特殊的特征图像区域，即特别是具有特别多的信息内容的特征图像区域来找到对应关系。而是例如典型的底板纹理，如混凝土、沥青或地毯，可以在任何地方都具有足够的特征性属性，以使得能够找到对应关系；前提是在定位和参考图像中使用足够强重叠的特征图像区域。
[0007]根据实施方式，特别是可以基于底板纹理特征来减少高精度绘制和/或定位的计算工作量。因此可以避免使用传统的、通常计算工作量大的特征检测方法，例如SIFT(Lowe，2004)，这些特征检测方法确定适合于找到对应关系的图像区域。在这种传统的方法中，特别是可以确定特定属性最明显的图像区域，也称为全局优化。这种属性的示例是与局部环境的对比。与这种方法相比，根据实施方式可以减少计算工作量，例如由于放弃了优化，其中这里提出的随机或均匀分布的特征图像区域的使用具有减少的计算工作量，而定位能力不会因此受到影响。
[0008]与现有技术相比，尤其是可以实现以下优点。一方面是上面提到的减少了特征提取的计算工作量。尽管由于找到对应特征的概率较低而可以使用更大数量的特征，但是在使用在描述特征、找到对应关系以及排除不正确的对应关系或选择正确的对应关系方面有效的过程的情况下可以总体上明显减少定位的计算工作量。适用于描述特征的有效方法可以是例如二进制描述符，如BRIEF(Calonder等人，2010年)、BRISK(Leutenegger等人，2011年)、LATCH(Levi和Hassner，2016年)或AKAZE(Alcantarilla等人，2013年)。除了计算工作量较低之外，随机特征图像区域的使用还可以在特定底板纹理类型方面具有优势。这是由于在具有强烈重复模式的底板纹理情况下可能出现的现象。在这种纹理的情况下，使用经典的特征检测器可能导致模式的同一部位始终被确定为特征图像区域。在这种情况下，定位方法可能不再可能或很难区分不同特征的模式。这可以通过使用随机或伪随机的特征图像区域来防止。
[0009]提出了一种用于为至少一个移动单元的使用环境的地图提供绘制数据的方法，其中该方法具有以下步骤：
[0010]从与所述移动单元的图像捕获装置的接口读入参考图像数据，其中所述参考图像数据代表多个参考图像，所述参考图像是借助于所述图像捕获装置对所述使用环境的底板的特定于每个参考图像的子区段拍摄的，其中相邻的子区段部分重叠；
[0011]使用所述参考图像数据针对每个参考图像提取多个参考图像特征，其中所述参考图像特征在每个参考图像中的位置借助于随机过程并且附加地或替代地根据预定义的分布方案来确定；
[0012]产生绘制数据，其中在每个参考图像特征的所述位置处使用所述参考图像数据确定参考特征描述符，其中所述绘制数据具有所述参考图像数据、所述参考图像特征的位置和所述参考特征描述符。
[0013]使用环境可以是可由至少一个移动单元驶过的一座或多座建筑物内以及附加地或替代地一座或多座建筑物外的表面。使用环境可以具有预定义的边界。至少一个移动单元可以被设计为用于高度自动化驾驶的车辆、机器人等。图像捕获装置可以具有移动单元的至少一个相机。图像捕获装置可以相对于移动单元以设定的定向布置。图像捕获装置可以是相机。
[0014]还提出了一种用于为至少一个移动单元创建使用环境的地图的方法，其中该方法
具有以下步骤：
[0015]从与所述至少一个移动单元的通信接口接收绘制数据，其中所述绘制数据是根据上述提供方法的实施方式提供的；
[0016]使用所述绘制数据并根据使用所述参考特征描述符确定的重叠参考图像的参考图像特征之间的对应关系，确定每个参考图像的所述图像捕获装置相对于参考坐标系的参考姿态；以及
[0017]根据所述参考姿态、所述参考图像特征的位置、所述参考特征描述符和所述参考姿态来组合所述参考图像，以创建所述使用环境的地图。
[0018]用于创建地图的方法可以例如在数据处理装置上执行或使用数据处理装置来执行。在此情况下，所述数据处理装置可以与使用环境内部或外部的至少一个移动单元分开布置。
[0019]根据一个实施方式，在确定步骤中，可以根据参考图像特征本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于为至少一个移动单元(120)的使用环境(100)的地图(170)提供绘制数据(160)的方法(600)，其中该方法(600)具有以下步骤：从与所述移动单元(120)的图像捕获装置(122)的接口(231)读入(632)参考图像数据(223)，其中所述参考图像数据(223)代表多个参考图像(1423)，所述参考图像是借助于所述图像捕获装置(122)对所述使用环境(100)的底板(102)的特定于每个参考图像(1423)的子区段(104)拍摄的，其中相邻的子区段(104)部分重叠；使用所述参考图像数据(223)针对每个参考图像(1423)提取(634)多个参考图像特征(235)，其中所述参考图像特征(235)在每个参考图像(1423)中的位置借助于随机过程和/或根据预定义的分布方案来确定；产生(636)所述绘制数据(160)，其中在每个参考图像特征(235)的位置处使用所述参考图像数据(223)确定参考特征描述符，其中所述绘制数据(160)具有所述参考图像数据(223)、所述参考图像特征(235)的位置和所述参考特征描述符。2.一种用于为至少一个移动单元(120)创建使用环境(100)的地图(170)的方法(700)，其中该方法(700)具有以下步骤：从与所述至少一个移动单元(120)的通信接口(451)接收(752)绘制数据(160)，其中所述绘制数据(160)是根据前述权利要求中任一项所述的方法(600)提供的；使用所述绘制数据(160)并根据使用所述参考特征描述符确定的重叠参考图像(1423)的参考图像特征(235)之间的对应关系，确定(754)每个参考图像(1423)的所述图像捕获装置(122)相对于参考坐标系的参考姿态(455)；以及根据所述参考姿态(455)、所述参考图像特征(235)的位置、所述参考特征描述符和所述参考姿态(455)来组合(756)所述参考图像(1423)，以创建所述使用环境(100)的地图(170)。3.根据权利要求2所述的方法(700)，其中在确定步骤(754)中根据参考图像特征(235)之间的对应关系来确定所述参考姿态(455)，针对在重叠参考图像(1423)中的所述参考图像特征已确定了彼此之间满足相似性标准的参考特征描述符。4.一种用于为至少一个移动单元(120)在使用环境(100)中的定位确定定位数据(180)的方法(800)，其中该方法(800)具有以下步骤：从与所述移动单元(120)的图像捕获装置(122)的接口(231)读入(832)图像数据(323)，其中所述图像数据(323)代表至少一个图像(1123、1323)，所述至少一个图像是借助于所述图像捕获装置(122)对所述使用环境(100)的底板(102)的子区段(104)拍摄的；使用所述图像数据(323)提取(834)所述图像(1123、1323)的多个图像特征(335)，其中所述图像特征(335)在所述图像(1123、1323)中的位置借助于随机过程和/或根据预定义的分布方案来确定；使用所述图像数据(323)在每个图像特征(335)的位置处生成(836)特征描述符以确定所述定位数据(180)，其中所述定位数据(180)具有所述图像特征(335)的位置和所述特征描述符。5.根据权利要求4所述的方法(800)，具有将所述定位数据(180)输出到与数据处理装置(140)的接口(239)的步骤(838)，其中在多个数据包中输出所述定位数据(180)，其中每个数据包都包括图像特征(335)的至少一个位置和至少一个特征描述符，其中一旦生成了
至少一个特征描述符，就输出数据包。6.根据权利要求4至5中任一项所述的方法(800)，具有使用所述定位数据(180)的特征描述符和先前图像(1123、1323)的参考特征描述符来找到所述定位数据(180)的图像特征(335...
【专利技术属性】
技术研发人员：J，
申请(专利权)人：罗伯特，
类型：发明
国别省市：
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