[發明專利]適用于迭代最近點法以選擇關鍵圖框的系統與方法

有效

• 申請號: 201710897413.8
• 申請日: 2017-09-28
• 公開（公告）號: CN109579794B
• 公開（公告）日: 2021-03-23
• 發明（設計）人: 謝明得;陳俊維;林庭宇;楊得煒
• 申請（專利權）人: 財團法人成大研究發展基金會;奇景光電股份有限公司
• 主分類號: G01C11/04
• 分類號: G01C11/04;G01C11/02
• 代理公司: 北京中原華和知識產權代理有限責任公司 11019
• 代理人: 壽寧;張華輝

一種適用于迭代最近點法以選擇關鍵圖框的系統，包含參考圖框選擇器，根據目前圖框與目前關鍵圖框以產生參考圖框；迭代最近點法回圈單元，針對參考圖框與目前圖框執行迭代最近點法，以產生目前圖框的姿勢；及關鍵圖框更新單元，根據目前圖框的姿勢與參考圖框的姿勢的差值條件，以產生新關鍵圖框。

技術領域

本發明是有關視覺測距(visual odometry)，特別是關于一種適用于迭代最近點法(iterative closest point,ICP)以選擇關鍵圖框(keyframe)的系統與方法。

背景技術

視覺測距可適用于機器人學(robotics)與電腦視覺，借由分析相機(例如紅綠藍-深度相機)所擷取影像，用以決定機器人的位置與方位。使用迭代最近點法(ICP)將來源圖框與目標圖框予以校準(align)，以估算機器人的移動。圖1顯示傳統視覺測距系統100的方框圖，揭露于李施樂(ShileLi)等人提出的“使用強度輔助的迭代最近點法的快速視覺測距(Fast Visual Odometry Using Intensity-Assisted Iterative Closest Point)”，公開于2016年七月，刊登于電氣及電子工程師學會的機器人學與自動化期刊(IEEE ROBOTICSAND AUTOMATION LETTERS)第1冊第2號，其內容視為本說明書的一部份。

視覺測距系統100可用以降低計算成本，且能降低異常值(outlier)或離群值的影響。如圖1的視覺測距系統100所示，對來源圖框執行顯著點(salient point)選擇11，以提供迭代最近點法(ICP)有用的信息。接著，執行對應(correspondence)匹配12，以決定匹配點。基于強韌靜態(robust static)以執行對應組(correspondence pair)的加權(weighting)13。執行遞增轉換(incremental transformation)14以降低所建立的對應之間的距離。重復執行上述11至14的操作，直到遞增轉換小于臨界值或者已到達最大容許執行次數。

由于感測器雜訊于估算時總是會造成誤差，因此傳統圖框至圖框的校準方法本質上會造成漂移(drift)的累積。為了克服漂移問題，克里斯琴·克爾(Christian Kerl)等人提出“紅綠藍-深度相機的密集視覺同步定位與地圖構建(Dense Visual SLAM for RGB-DCameras)”，公開于2013年，刊登于智慧機器人系統的國際會議公報(Proc.of theInt.Conf.on Intelligent Robot Systems(IROS))，其內容視為本說明書的一部份。基于關鍵圖框的姿勢同步定位與地圖構建(SLAM)方法可估算目前影像與關鍵圖框之間的轉換，用以限制區域漂移。只要相機足夠靠近關鍵圖框，即不會累積漂移。同步定位與地圖構建(SLAM)系統需要額外執行關鍵圖框的選擇、回圈閉合(loop closure)的偵測與驗證、地圖的最佳化。

于傳統方法中，當目前影像無法匹配于最近的關鍵圖框時，即會產生新的關鍵圖框。然而，于決定目前圖框與最近關鍵圖框的轉換后，所選擇的關鍵圖框可能產生大誤差，因而造成嚴重的追蹤漏失。因此，亟需提出一種新穎機制，用以避免選擇具大誤差的關鍵圖框。

發明內容

鑒于上述，本發明實施例的目的之一在于提出一種適用于迭代最近點法(ICP)以選擇最小誤差的關鍵圖框的系統與方法，用于未知環境下建構或更新地圖且同步追蹤定位。

本發明的目的是采用以下技術方案來實現的。

根據本發明實施例，適用于迭代最近點法以選擇關鍵圖框的系統包含參考圖框選擇器、迭代最近點法回圈單元及關鍵圖框更新單元。參考圖框選擇器根據目前圖框與目前關鍵圖框以產生參考圖框。迭代最近點法回圈單元針對參考圖框與目前圖框執行迭代最近點法，以產生目前圖框的姿勢。關鍵圖框更新單元根據目前圖框的姿勢與參考圖框的姿勢的差值條件，以產生新關鍵圖框。

本發明的目的還可采用以下技術措施進一步實現。