[发明专利]用于地图构建的系统和方法

说明书

一种用于在具有通信耦合的第一和第二硬件组件的系统上更新点图的计算机实现的方法，包括：第一组件对第一状态下的点图执行第一处理以生成第一变化。该方法还包括第二组件对第一状态下的点图执行第二处理以生成第二变化。该方法进一步包括第二组件将第二变化应用于第一状态下的点图，以生成第二状态下的第一更新点图。此外，该方法包括第一组件向第二组件发送第一变化。另外，该方法包括第二组件将第一变化应用于第二状态下的第一更新点图，以生成第三状态下的第二更新点图。

本申请是申请号为201980049058.6的中国专利申请的分案申请，原申 请的申请日为2019年07月23日，优先权日为2018年07月23日，进入 中国国家阶段的日期为2021年01月22日，发明名称为“用于地图构建的 系统和方法”。

技术领域

本公开涉及多组件地图构建和地图构建同步系统，以及使用该系统跨 多组件地图构建和同步地图构建的方法。

背景技术

现代计算和显示技术促进了用于所谓的“虚拟现实”(VR)或“增强 现实”(AR)体验的“混合现实”(MR)系统的开发，其中数字再现的 图像或其部分以看起来是或可以被感知为真实的方式呈现给用户。VR场 景通常涉及数字或虚拟图像信息的呈现，但对实际的真实世界视觉输入不 透明。AR场景通常涉及呈现数字或虚拟图像信息，作为对用户周围的真实世界的可视化(即，对真实世界视觉输入的透明性)的增强。因此，AR 场景涉及对真实世界的视觉输入具有透明性的数字或虚拟图像信息的呈现。

MR系统通常生成并显示颜色数据，这增加了MR场景的真实性。这 些MR系统中的许多MR系统通过快速连续地依次投影与彩色图像相对 应的不同(例如，原色)颜色或“场”(例如，红色、绿色和蓝色)的子 图像来显示颜色数据。以足够高的速率(例如60Hz、120Hz等)投影彩 色子图像可能会在用户的脑海中传达出平滑的彩色MR场景。

各种光学系统在各种深度处生成包括彩色图像的图像，以显示MR (VR和AR)场景。一些此类光学系统在2014年11月27日提交的美国 实用专利申请序列号14/555,585中进行了描述，其内容通过引用全部明确 且完整地并入在此，如同在此充分阐述一样。

实现AR/MR的头戴式显示设备提供同时查看真实和虚拟对象。采用 “光学透视”显示器，用户可以透视显示系统中的透明(或半透明)元素， 以直接查看环境中来自真实对象的光。透明元素(通常称为“组合器”) 将来自显示器的光叠加在用户的真实世界视图上，其中来自显示器的光将 虚拟内容的图像投影到环境中真实对象的透视视图中。可以将相机安装在 头戴式显示设备上，以捕获用户正在观看的场景的图像或视频。

当前的光学系统，诸如AR/MR系统中的那些光学系统，以光学方式 渲染虚拟内容。内容是“虚拟的”，因为它不对应于位于空间中相应位置 的真实物理对象。相反，当受到指向用户眼睛的光束刺激时，虚拟内容仅 存在于头戴式显示设备的用户的大脑(例如，光学中心)中。

一些AR/MR系统使用真实世界环境的地图(例如，拓扑图、几何图、 稀疏点图等)来生成用于AR/MR场景的可通行世界模型。可通行世界模 型促进了涉及真实世界环境中的真实世界对象的交互，诸如(例如，在真 实世界的沙发上显示虚拟对象)。稀疏地图是用于计算相对于“稳定”坐 标系的视觉姿势的基本构建块。环境特征成为3D稀疏地图中的参考点。参考点相对于传感器的位置定义了传感器的位置或姿势。可以使用来自多 个系统组件的数据来构建稀疏地图。稀疏地图允许跟踪以促进真实世界环 境中的虚拟对象(“像素棒”)的永久性。一些与AR/MR地图构建有关 的方法涉及使用拓扑图对AR/MR设备进行定位以确定用户和/或AR/MR 设备的位置和姿势。一些与AR/MR地图构建有关的方法涉及使用几何图来对AR/MR设备的真实世界对象建模，以允许虚拟对象的更准确和逼真 的呈现。一些AR/MR系统使用同步定位和地图构建技术来生成和/或更新 (可能是动态的)真实世界环境的地图。