[发明专利]基于单目视觉的定位方法和装置

说明书

本发明公开了一种基于单目视觉的定位方法和装置，涉及定位技术领域。该方法的一具体实施方式包括：提取拍摄的两帧影像的特征点，基于所述特征点确定当前场景的初始化模型，以获得第一初始化地图；基于拍摄的第一帧影像的位姿信息，对所述第一初始化地图进行三维旋转和平移变换，以获得第二初始化地图；基于拍摄的第一帧影像与第二帧影像之间的基线长度，对所述第二初始化地图进行尺度变换，以获得第三初始化地图；确定当前帧影像与该当前帧影像的前一帧影像之间的相对位姿，基于所述相对位姿和第三初始化地图进行定位。该实施方式能够获得具有真实尺度与绝对位置信息的定位结果与地图数据。

技术领域

本发明涉及定位技术领域，尤其涉及一种基于单目视觉的定位方法和装置。

背景技术

SLAM(simultaneous localization and mapping):同步定位与地图构建系统，该问题可描述为机器人在未知环境中从一个未知位置开始移动,在移动过程中根据位置估计和地图进行自身定位,同时在自身定位的基础上建造增量式地图，实现机器人的自主定位和导航。

目前的SLAM根据硬件设备的不同主要有两种：基于激光雷达的SLAM和基于视觉的SLAM。其中，基于视觉的SLAM主要是通过摄像头采集的数据进行同步定位与地图构建。按照视觉传感器的不同可以将基于视觉的SLAM分为三种：基于单目摄像头(monocular camera)的SLAM、基于双目摄像头(binocular camera)的SLAM和基于深度摄像头(RGB-D camera)的SLAM。

在实现本发明过程中，发明人发现现有技术中至少存在如下问题：目前主流的单目摄像头的SLAM技术以非滤波方法为主，大都基于标定过后的视频影像序列进行，利用多点空间前方交汇进行地图构建，因此无法恢复出重建场景的真实尺度信息，导致定位与建图结果存在尺度奇异性。此外，现有的单目摄像头的SLAM方法往往将视频序列中拍摄第一帧影像时机器人所处的位置设定为坐标原点，而丢失了真实的地理坐标，使得重建出的地图无法与现有的带有绝对坐标信息的地图进行叠加，阻碍了其进一步应用。因此解决现有单目视觉SLAM中的真实尺度与空间位置信息缺失问题具有重要的现实意义。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供一种基于单目视觉的定位方法和装置，能够获得具有真实尺度与绝对位置信息的定位结果与地图数据，使视觉SLAM技术在更多的应用场景中产生价值。

为实现上述目的，根据本发明实施例的一个方面，提供了一种基于单目视觉的定位方法和装置，包括：提取拍摄的两帧影像的特征点，基于所述特征点确定当前场景的初始化模型，以获得第一初始化地图；基于拍摄的第一帧影像的位姿信息，对所述第一初始化地图进行三维旋转和平移变换，以获得第二初始化地图；基于拍摄的第一帧影像与第二帧影像之间的基线长度，对所述第二初始化地图进行尺度变换，以获得第三初始化地图；确定当前帧影像与该当前帧影像的前一帧影像之间的相对位姿，基于所述相对位姿和第三初始化地图进行定位。

可选地，在提取拍摄的两帧影像的特征点之前，所述方法还包括：标定摄像机的内参数；基于所述内参数，对拍摄的两帧影像进行畸变差校正。

可选地，提取拍摄的两帧影像的特征点，基于所述特征点确定当前场景的初始化模型，以获得第一初始化地图的过程包括：提取拍摄的第一帧影像与第二帧影像的FAST角点，以作为特征点；对所述特征点进行匹配，以获得匹配的特征点；根据匹配的特征点，确定第一帧影像与第二帧影像之间的单应变换矩阵和基础变换矩阵；分别确定单应变换矩阵和基础变换矩阵的变换误差，将变换误差小的矩阵作为当前场景的初始化模型；基于所述初始化模型，确定第一初始化地图。

可选地，基于拍摄的第一帧影像的位姿信息，对所述第一初始化地图进行三维旋转和平移变换的过程包括：根据摄像机与GPS组合导航系统之间的外参数对拍摄的第一帧影像的位姿信息进行校正，以获得第一帧影像的绝对位姿信息；基于所述第一帧影像的绝对位姿信息，对所述第一初始化地图进行三维旋转和平移变换。