[发明专利]一种基于单目相机的车辆定位方法及系统

说明书

一种基于单目相机的车辆定位方法及系统，该方法包括：利用车辆上的单目相机在车辆移动时实时采集图像，并提取图像中的特征点以及特征线，在图像帧跟踪过程中，针对任一第一当前帧图像，利用第一当前帧图像中的特征点和特征线进行融合优化来获得单目相机的第一优化相机位姿，进而根据该第一优化相机位姿确定车辆的第一位姿。可见，实施本发明实施例，对单目相机采集到的图像均提取图像中的特征点以及特征线，在图像跟踪的过程中基于特征点和特征线的融合优化获得单目相机的第一优化相机位姿，能够减小由于环境的纹理变化给车辆定位带来的影响，极大地提高了车辆定位系统的鲁棒性。

技术领域

本发明涉及车辆定位技术领域，尤其涉及一种基于单目相机的车辆定位方法及系统。

背景技术

单目相机同步建图与定位被应用于车辆定位技术领域时，实现的是当车辆在未知环境中从一个未知位置开始移动时,在移动过程中根据位置估计和地图进行自身定位，进而实现车辆的自主定位。当前的单目相机同步建图与定位的技术方案中，均是基于特征点进行匹配跟踪。基于特征点的匹配跟踪可以确定出在车辆移动过程中相机的实时位姿，从而可以基于相机的实时位姿以及预先标定的相机外部参数确定出车辆位姿，进而实现车辆的定位。

该方法在纹理丰富的环境中，能够较好地进行建图和定位，但是，目前的特征点跟踪一般使用运动估计的方式，估计当前帧图像上特征点的搜索范围，从而在估计出的搜索范围中进行特征点匹配。因此，该方法容易发生运动估计错误而匹配不到，或匹配到错误的特征点而导致建图与定位不准确的现象。而在纹理较少甚至没有纹理的环境中，则无法从图像中提取特征点，或提取的特征点数量过少，进而无法完成建图与定位。综上，基于特征点进行匹配跟踪的单目相机同步建图与定位系统的鲁棒性较差。

发明内容

本发明实施例公开了一种基于单目相机的车辆定位方法及系统，能够提高车辆定位系统的鲁棒性。

本发明实施例第一方面公开一种基于单目相机的车辆定位方法，所述方法包括：

利用所述车辆上的单目相机采集所述车辆移动时的图像；

提取所述图像中的特征点以及特征线；

在图像帧跟踪过程中，针对任一第一当前帧图像，将所述第一当前帧图像中的特征点和特征线进行融合优化，获得所述单目相机的第一优化相机位姿；

根据所述第一优化相机位姿确定所述车辆的第一位姿；其中，所述车辆的第一位姿为所述车辆相对于世界坐标系的位姿，所述世界坐标系以所述单目相机采集到初始帧图像时所述单目相机的光心点位置为坐标原点。

作为一种可选的实施方式，在本发明实施例第一方面中，所述在图像帧跟踪过程中，针对任一第一当前帧图像，将所述第一当前帧图像中的特征点和特征线进行融合优化，获得所述单目相机的第一优化相机位姿，包括：

在图像帧跟踪过程中，针对任一第一当前帧图像，匹配所述第一当前帧图像中特征线对应的地图线；

根据所述第一当前帧图像中的特征线以及地图线之间的对应关系确定所述单目相机的第一相机位姿，所述第一相机位姿为采集到所述第一当前帧图像时所述单目相机相对于所述世界坐标系的位姿；

匹配所述第一当前帧图像中特征点对应的地图点；

非线性迭代优化所述第一相机位姿的取值，直至基于所述第一相机位姿的取值将所述第一当前帧图像中特征线对应的地图线以及所述第一当前帧图像中特征点对应的地图点反投影至所述第一当前帧图像之后得到的投影线以及投影点与对应的特征线和特征点之间的第一反投影误差最小；

以所述第一反投影误差最小时所述第一相机位姿的取值为所述第一优化相机位姿。

作为一种可选的实施方式，在本发明实施例第一方面中，所述在图像帧跟踪过程中，针对任一第一当前帧图像，匹配所述第一当前帧图像中特征线对应的地图线之前，所述方法还包括：