[发明专利]基于微分流形的回环检测方法

权利要求书

1.一种基于微分流形的回环检测方法，其特征在于，包括如下步骤：

通过输入的数据集获取关键帧图像所对应的相机位姿；

获取相机位姿所对应的相机位姿节点，将所述相机位姿节点和邻域内位姿节点引入到Frenet框架；

在Frenet框架下，建立所述相机位姿节点的流形切空间，在流形切空间中寻求最优的机器人朝向；

根据所述邻域内位姿节点信息，依次计算由若干个所述相机位姿节点所构成曲线的曲率和挠率，利用所述相机位姿节点的曲线插值和拟合方法对机器人运动轨迹进行逼近，结合最优的机器人朝向求取机器人运动轨迹的平滑曲线。

2.根据权利要求1所述的基于微分流形的回环检测方法，其特征在于，所述通过输入的数据集获取关键帧图像所对应的相机位姿进一步包括：

输入数据集，其中，数据集包括相机在采样样本空间得到的图像数据，并构建对应的图像特征描述符；

基于图像特征描述符并利用图像匹配算法获取关键帧图像所对应的相机位姿。

3.根据权利要求2所述的基于微分流形的回环检测方法，其特征在于，构建对应的所述图像特征描述符是利用四叉树算法获取图像的特征点来实现的。

4.根据权利要求1所述的基于微分流形的回环检测方法，其特征在于，建立的所述流形切空间的表达式为：

其中，γ是曲面M上一条过相机位姿节点的光滑曲线，即γ∈C^∞(R¹，M)，γ(0)＝p，T_pM为M在p点的切平面，为M在p点的切向量。

5.根据权利要求1所述的基于微分流形的回环检测方法，其特征在于，所述曲线段的曲率表达式为：

由于当时Δt→0，Δθ→0，故

其中，T(t)和T(t+Δt)分别为相邻所述关键帧图像所对应的相机位姿节点的单位切向量，Δθ为所述相邻关键帧的相机位姿间的相机位姿的夹角，Δt表示所述相邻关键帧间相机位姿的时间增量。

6.根据权利要求1所述的基于微分流形的回环检测方法，其特征在于，所述曲线段的挠率的表达式为：

其中，Δt表示相邻关键帧间相机位姿的时间增量，表示所述关键帧的相机位姿P(s)及相邻关键帧节点的相机位姿P(s+Δs)间副法向量B(s)与B(s+Δs)的夹角。

7.根据权利要求1所述的基于微分流形的回环检测方法，其特征在于，所述根据所述邻域内位姿节点信息，依次计算由若干个所述相机位姿节点所构成曲线的曲率和挠率，利用所述相机位姿节点的曲线插值和拟合方法对机器人运动轨迹进行逼近，结合最优的机器人朝向求取机器人运动轨迹的平滑曲线进一步包括：

结合邻域内位姿节点信息，依次计算由若干个所述相机位姿节点构成曲线的曲率和挠率，根据设定的曲率和挠率的阈值范围将曲线分成若干段曲线段并确定优化的强度；

根据最优的机器人朝向选择邻域内位姿节点；

根据相机位姿节点并利用曲线插值和拟合方法对机器人运动轨迹进行逼近；

求取相邻曲线段连接处的所述相机位姿节点的一阶导数和二阶导数并进而求取机器人运动轨迹的平滑曲线。