几何结构辅助的视觉定位方法和系统技术方案

提供了一种几何结构辅助视觉定位方法和实施该方法的系统。该方法包括：检索关于初始化位置数据的3D地图，该3D地图受到视觉结构和几何结构的约束，并由具有映射的地标的一组高斯分布的高斯混合模型建模；通过移动系统的摄像机获取一系列实时图像帧；以及对于每个实时图像帧：从实时图像帧中提取局部特征；预测与实时图像帧相对应的摄像机姿态；通过在3D地图中跟踪预测的摄像机姿态创建关键帧；识别相对于创建的关键帧的时序可见地标；获取局部特征与时序可见地标之间的2D‑3D对应关系；以及通过基于2D‑3D对应关系估计实时图像帧的状态来定位移动系统。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】

本专利技术总体来说涉及视觉定位，更具体地说，涉及一种几何结构辅助的视觉定位方法和系统。

技术介绍

1、定位系统在自主导航或虚拟/增强现实中扮演着重要角色。尽管已存在基于不同传感器配置的多种现有技术，全球导航卫星系统和惯性导航系统(gnss/ins)技术仍然广泛应用于自主系统的定位。然而，它们在城市中的表现不太稳定，在室内环境中更是完全失效。另一种替代方案是利用三维(3d)激光雷达(lidar)设备。3d lidar设备扫描场景结构，可与事先构建的点云地图进行匹配。然而，由于单次扫描提供的外观信息有限，通过使用lidar扫描从现有数据库中识别地点以恢复全局位置并不容易。此外，具有恢复厘米级传感器姿态能力的gnss/ins或lidar系统通常价格昂贵，无法广泛应用于导航或其他应用。

2、传统基于视觉的方法将查询图像与通过视觉特征丰富的稀疏三维场景模型进行匹配。然后通过三维到二维(3d-2d)对应关系来估计相机姿态。与基于gnss/ins或lidar的系统相比，视觉定位系统的成本可能更为经济实惠。然而，其代价是以视觉感知对各种条件都十分敏感；并且无法本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种用于导航移动系统的几何结构辅助视觉定位方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1的几何结构辅助视觉定位方法，其特征在于，所述摄像机姿态通过位置识别过程进行预测，所述位置识别过程包括：

3.根据权利要求1的几何结构辅助视觉定位方法，其特征在于，所述摄像机姿态可通过视觉惯性测程过程进行预测，所述视觉惯性测程过程包括：

4.根据权利要求2或3的几何结构辅助视觉定位方法，其特征在于，所述识别相对于所述创建的关键帧的一个或多个所述时序可见地标的步骤包括：

5.根据权利要求2或3的几何结构辅助视觉定位方法，其特征在于，所述识别相对于所述创建的...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

1.一种用于导航移动系统的几何结构辅助视觉定位方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1的几何结构辅助视觉定位方法，其特征在于，所述摄像机姿态通过位置识别过程进行预测，所述位置识别过程包括：

3.根据权利要求1的几何结构辅助视觉定位方法，其特征在于，所述摄像机姿态可通过视觉惯性测程过程进行预测，所述视觉惯性测程过程包括：

4.根据权利要求2或3的几何结构辅助视觉定位方法，其特征在于，所述识别相对于所述创建的关键帧的一个或多个所述时序可见地标的步骤包括：

5.根据权利要求2或3的几何结构辅助视觉定位方法，其特征在于，所述识别相对于所述创建的关键帧的一个或多个所述时序可见地标的步骤包括：

6.根据权利要求4或5的几何结构辅助视觉定位方法，其特征在于，所述估计所述实时图像帧的状态的步骤包括通过求解一个最小二乘优化问题和最小化给定的总能量函数etotal，所述总能量函数etotal定义如下：

7.根据权利要求6的几何结构辅助视觉定位方法，其特征在于，所述方法还包括通过最近点互动(icp)方案，进一步优化已识别的时序可见地标的位置。

8.根据权利要求7的几何结构辅助视觉定位方法，其特征在于，所述最近点互动(icp)方案包括：

9.根据权利要求1的几何结构辅助视觉定位方法，其特征在于，所述方法还包括以点云构建所述3d地图，所述点云是由激光雷达(lidar)所产生。

10.根据权利要求1的几何结构辅助视觉定位方法，其特征在于，所述初始化位置数据是通过一个gnss/ins获得。

11.一种用于导航移动系统的几何结构辅助视觉定位系统，其特征在于，包括：

12.根据权利要求11所述的几何结构辅助视觉...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄淮扬，叶昊阳，焦健浩，刘明，
申请(专利权)人：香港科大研究开发有限公司，
类型：发明
国别省市：