[发明专利]实时高度映射

权利要求书

1.一种用于映射观察的3D空间的设备，所述设备包括：

映射引擎，被配置为生成所述空间的表面模型；

深度数据接口，用于获得所述空间的测量深度图；

姿态数据接口，用于获得与所述测量深度图对应的姿态；以及

可微渲染器，被配置为：

根据所述表面模型和来自所述姿态数据接口的所述姿态来渲染预测深度图；并且

计算预测深度值相对于所述表面模型的几何参数的偏导数，

其中，所述映射引擎还被配置为：

评估所述预测深度图与所述测量深度图之间的成本函数；

利用来自所述可微渲染器的所述偏导数来减小所述成本函数；并且

利用减小后的所述成本函数的所述几何参数的值来更新所述表面模型；

其中，所述表面模型包括三角形元素的网格，并且所述表面模型的几何参数包括与所述三角形元素的顶点相关联的高度值，每个高度值表示参考平面上方的高度。

2.根据权利要求1所述的设备，其中，所述可微渲染器和所述映射引擎还被配置为通过以下方式来迭代优化所述表面模型：

使用更新后的所述表面模型来重新渲染所述预测深度图；

减小所述成本函数；以及

更新所述表面模型。

3.根据权利要求2所述的设备，其中，所述可微渲染器和所述映射引擎继续迭代地优化所述表面模型直到深度图的优化收敛于预定阈值。

4.根据权利要求1所述的设备，其中

所述映射引擎还被配置为对所述高度值施加阈值限制以计算所述3D空间内相对于所述参考平面的可导航空间。

5.根据权利要求1所述的设备，其中

所述映射引擎执行提供所述空间的深度图的生成模型，所述空间的深度图作为至少规定所述表面模型和所述姿态为参数的采样变量。

6.根据权利要求3所述的设备，其中，所述映射引擎还被配置为：

在所述成本函数的迭代最小化之后，线性化基于测量深度图值与对应的渲染深度图值之间的差值的误差；以及

在所述表面模型的至少一次后续递归更新中使用所线性化的所述误差的项。

7.一种机器人装置，包括：

至少一个图像捕捉装置，用于记录多个帧，所述多个帧包括深度数据和图像数据中的一个或多个；

深度图处理器，用于从帧序列中确定深度图；

姿态处理器，用于从所述帧序列中确定所述至少一个图像捕捉装置的姿态；

根据权利要求1至6中任一项所述的设备，其中：

所述深度数据接口通信地耦接到所述深度图处理器；并且

所述姿态数据接口通信地耦接到所述姿态处理器；

一个或多个移动致动器，被设置成在3D空间内移动所述机器人装置；以及

控制器，被设置成控制所述一个或多个移动致动器，其中，所述控制器被配置为访问由所述映射引擎生成的所述表面模型以在所述3D空间内导航所述机器人装置。

8.根据权利要求7所述的机器人装置，还包括真空系统。

9.根据权利要求8所述的机器人装置，其中，所述控制器被设置成根据由所述映射引擎生成的所述表面模型来选择性地控制所述真空系统。

10.根据权利要求7所述的机器人装置，其中，所述图像捕捉装置是单目相机。