[发明专利]一种基于点线特征的视觉同步定位与地图构建方法及装置有效

专利信息
申请号: 202010739596.2 申请日: 2020-07-28
公开(公告)号: CN111899334B 公开(公告)日: 2023-04-18
发明(设计)人: 孟宇;王明;孙昊;刘立 申请(专利权)人: 北京科技大学
主分类号: G06T17/05 分类号: G06T17/05;G06T17/20;G06V10/762
代理公司: 北京市广友专利事务所有限责任公司 11237 代理人: 张仲波
地址: 100083*** 国省代码: 北京;11
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摘要:
搜索关键词: 一种 基于 点线 特征 视觉 同步 定位 地图 构建 方法 装置
【说明书】:

发明公开了一种基于点线特征的视觉同步定位与地图构建方法及装置,该视觉同步定位与地图构建方法包括:获取当前待定位与地图构建的环境所对应的环境图像;对环境图像进行预处理,并对预处理后的环境图像进行特征点提取和直线特征提取,以获取环境图像中的特征点信息和直线特征信息;对待匹配的环境图像进行特征信息匹配,得到相应环境图像的匹配结果;基于相应的环境图像的匹配结果,构建视觉同步定位与地图构建系统,通过视觉同步定位与地图构建系统实现对应设备的自身定位和全局建图。本发明的方法能够使得设备在只使用摄像头的情况下,完成同步定位与建图,并且兼顾了系统性能和实时性。

技术领域

本发明涉及传感器定位技术领域,特别涉及一种基于点线特征的视觉同步定位与地图构建方法及装置。

背景技术

同步定位与地图构建(SLAM,simultaneous localization and mapping)技术是搭载特定传感器的设备在未知的环境中,通过对自身位姿变化过程中的动态估计进行定位,同时构建其周围环境模型的整个技术过程,通俗的讲就是机器人对“我在哪?”和“我周围有什么?”的判断。而以相机为主传感器的视觉SLAM(也叫V-SLAM)是本技术领域的当前研究热点之一。

目前,视觉SLAM方法主要有两种,一种是特征点法,另一种是直接法。其中,直接法的基本原理是基于亮度不变假设,但是光照不变假设在现实中非常容易失效,甚至会因为相机的曝光参数的不同而使图像或明或暗,进而使算法失败。而特征点法较为易用,但是特征点法存在着对特征依赖较高,缺少纹理的地方容易跟踪失败的问题。因此,有必要对现有的算法进行改进。

发明内容

本发明提供了一种基于点线特征的视觉同步定位与地图构建方法及装置,以解决现有方法对特征依赖较高,缺少纹理的地方容易跟踪失败的问题。

为解决上述技术问题,本发明提供了如下技术方案:

一方面,本发明提供了一种基于点线特征的视觉同步定位与地图构建方法,该基于点线特征的视觉同步定位与地图构建方法包括:

获取当前待定位与地图构建的环境所对应的环境图像;

对所述环境图像进行预处理,并对预处理后的环境图像进行特征点提取和直线特征提取,以获取所述环境图像中的特征点信息和直线特征信息;

对待匹配的环境图像进行特征信息匹配,得到相应的环境图像的匹配结果;

基于相应的环境图像的匹配结果,构建视觉同步定位与地图构建系统,以通过所述视觉同步定位与地图构建系统实现对应设备的自身定位和全局建图。

进一步地,所述对所述环境图像进行预处理,包括:

根据预设的相机模型与参数,实现环境图像的畸变校正与左右目图像对齐。

进一步地,对预处理后的环境图像进行特征点提取,包括:

将预处理后的环境图像按照图像尺寸均分为多个图像子区域;

基于FAST算法,依次对划分出的每一所述图像子区域进行特征点提取,获取各图像子区域所对应的特征点;

基于BRIEF算法,计算每一特征点对应的二进制的描述子;

在环境图像大小下建立一个根结点,然后将所述根结点均匀的分割为四个子结点,遍历环境图像上的所有特征点并统计每个结点区域内的特征点数量;

如果当前节点所对应的结点区域内的特征点数为一,则将当前结点标记为不再分割;如果当前节点所对应的节点区域内的特征点数为零,则删除当前结点;如果当前节点所对应的结点区域内的特征点数大于一,则继续分割当前结点,直至结点总数达到设定阈值或每一结点区域内的特征点的数量均为一。

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