[发明专利]一种基于单目视觉SLAM的车辆定位方法及系统

说明书

一种基于单目视觉SLAM的车辆定位方法及系统，该方法包括：制图时，单目视觉SLAM初始化过程中，以车辆的实际移动距离来确定单目视觉SLAM地图的尺度，并在后续以车辆实际移动距离来不断优化SLAM地图的尺度等信息；基于地图的定位时，匹配目标图像以及SLAM地图中的特征点，从而确定出车辆在SLAM地图中的重定位位姿，以获得车辆定位模块测量到的车身位姿与单目摄像头的视觉位姿之间的转换关系，并且利用多个车身位姿和视觉位姿来不断优化该转换关系。本发明能够为单目视觉SLAM地图提供真实的尺度信息，以提高车辆定位精度，减少视觉定位过程中不稳定因素的影响，提高系统在视觉特征缺失等情况下的稳定性。

技术领域

本发明涉及自动驾驶技术领域，具体涉及一种基于单目视觉SLAM的车辆定位方法及系统。

背景技术

在自动驾驶领域，单目视觉同步定位与地图创建(Simultaneous Localizationand Mapping，SLAM)是指自动驾驶车辆利用单个视觉传感器(如摄像头)创建一个与真实环境相一致的地图，并同时确定自身在地图中的位置。

然而，单个视觉传感器测量得到的图像数据只能提供物体间相对的距离关系，不能提供这些物体真实的三维空间信息。因此，单目视觉SLAM存在尺度不确定(ScaleAmbiguity)的问题。以建图为例，基于单目视觉SLAM构建的地图是相对精度的地图，即使地图中的各个物体的相对位置关系准确，但是该地图与真实地理环境之间仍然存在一个可能的比例关系。

由于单目视觉SLAM的尺度不确定性，当使用通过单目视觉SLAM构建出的SLAM地图进行车辆定位时，存在定位精度较低的问题。

发明内容

本发明实施例公开了一种基于单目视觉SLAM的车辆定位方法及系统，能够为单目视觉SLAM地图提供真实的尺度信息，以提高车辆定位精度。

本发明实施例第一方面公开一种基于单目视觉SLAM的车辆定位方法，所述方法包括：

从车辆的单目摄像头拍摄到的真实环境图像序列中确定出至少两个初始帧，并通过车辆的定位模块获取在所述至少两个初始帧的拍摄时刻之间所述车辆的实际移动距离；

结合所述车辆的实际移动距离和所述至少两个初始帧进行单目视觉SLAM初始化；

如果初始化成功，根据所述车辆的实际移动距离为单位尺度利用所述真实环境图像序列构建SLAM地图；所述SLAM地图包括所述单目摄像头的位姿序列，以及所述真实环境图像序列中各个图像包含的特征点的三维空间位置；

在重定位时，根据特征点在所述单目摄像头拍摄到的目标图像中的图像位置以及特征点在所述SLAM地图中的三维空间位置确定所述单目摄像头在所述SLAM地图中的重定位位姿；

根据所述单目摄像头在所述SLAM地图中的重定位位姿确定所述车辆在所述SLAM地图中的重定位位姿。

作为一种可选的实施方式，在本发明实施例第一方面中，如果初始化成功，所述根据所述车辆的实际移动距离和所述真实环境图像序列构建所述SLAM地图，包括：

根据拍摄到的特征点在图像中的位置确定所述真实环境图像序列中每个图像帧对应的所述单目摄像头的估计位姿，并以所述车辆的移动距离为单位尺度恢复所述图像帧包含的特征点相对于所述估计位姿的深度信息，以得到所述特征点的三维空间位置；所述图像帧包括所述初始帧；

通过各个所述图像帧对应的所述单目摄像头的估计位姿构建所述单目摄像头的估计位姿序列，并通过所述车辆的定位模块获取与所述单目摄像头的估计位姿序列相对应的所述车辆的第一位姿序列；

迭代调整所述估计位姿序列中各个所述估计位姿的取值、所述特征点的三维空间位置的取值以及所述单位尺度的取值，直至所述单目摄像头的估计位姿序列与所述第一位姿序列之间的第一投影误差最小；