[发明专利]基于惯性测量辅助视觉的运输车空间定位方法及系统

权利要求书

1.基于惯性测量辅助视觉的运输车空间定位方法，其特征是，包括：

控制AGV小车，根据场景地图，采集场地的环境信息，通过与地图某个位置的映射关系，获得AGV在真实地图的位置信息；将AGV放置到工业环境中，开启AGV定位系统和无线遥控装置，AGV通过遥控开始感知周围的环境信息；

步骤(1)：采集AGV小车的IMU传感器数据，所述IMU传感器数据，包括：AGV小车角速度和加速度；

步骤(2)：采集AGV小车周围环境的连续图像；

步骤(3)：将IMU传感器数据按照时间块进行累加得到IMU传感器数据块，使得IMU传感器数据块输出的频率与采集的连续图像的输出频率保持一致，并且在时间上对齐；

步骤(4)：对步骤(2)的图像进行预处理，得到特征点匹配数据；

步骤(5)：利用步骤(3)得到的IMU传感器数据块和步骤(4)得到的特征点匹配数据，估计出相机的位置和方向；

步骤(6)：根据步骤(5)得到的相机的位置和方向，绘制相机的运动轨迹图；

步骤(7)：地图匹配：将相机所在的世界坐标系与真实场景所在的世界坐标系进行坐标转换，使得AGV得到的位置和路径能与真实场景地图在位置和路径上进行匹配；获得AGV小车在真实场景中的位置以及所有可能的运行路径；

所述步骤(5)的步骤为：

步骤(51)：初始化阶段:初始化阶段根据连续两幅图像的相互匹配的特征点的关系，利用对极几何约束获得初始阶段的相机的估计旋转量和平移量；再根据估计出来的旋转量与平移量，基于三角测量的方法估计出特征点的三维坐标；

步骤(52)：运动阶段，根据像素的三维坐标和像素二维坐标的对应关系，利用透视n点法PnP估计相机的位置和方向；利用Bundle Adjustment方式求解PnP问题，得到相机的位置和方向。

2.如权利要求1所述的基于惯性测量辅助视觉的运输车空间定位方法，其特征是，所述步骤(3)的步骤为：

假设从IMU传感器获得的角速度为ω^r，加速度为α^r,但由于传感器受外界噪声的干扰以及自身硬件的限制，存在测量偏差σ，外界噪声干扰η，实际获得的IMU传感器数据：

其中，σ_g是角速度偏差，σ_α是加速度偏差，η_α表示外界噪声对角速度的干扰，η_g表示外界噪声对加速度的干扰，表示带有误差的角速度，表示带有误差的加速度；

假设[t,t+Δt]表示第k帧与第k+1帧两幅图像之间的时间间隔，按照公式(2)对IMU传感器数据进行预积分，得到两帧图像之间的IMU传感器数据块：

3.如权利要求1所述的基于惯性测量辅助视觉的运输车空间定位方法，其特征是，所述步骤(4)图像预处理的步骤如下：

步骤(41)：特征点检测：采用FAST算法对步骤(2)的每一帧图像进行特征点检测；

步骤(42)：特征点匹配：对所有的连续两帧的图像的特征点进行匹配，得到同一个特征点在连续两帧图像中的相对位置；

步骤(43)：关键帧提取：如果当前帧图像的视差大于设定阈值，或者当前帧图像比前一帧图像存在大于设定阈值个数的新特征点，则当前帧视为关键帧；

步骤(44)：提取关键帧图像的特征点的BRIEF描述算子，将关键帧数据按照时间先后顺序存入关键帧数据库中，所述关键帧数据包括：特征点、BRIEF描述算子和IMU传感器数据块；利用DBOW2算法，将BRIEF描述算子以字典的形式存入BoW词袋模型中。