[發(fā)明專利]基于ORBSLAM的智能巡防巡檢管理方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710972510.9
• 申請(qǐng)日: 2017-10-18
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107657640A
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-02-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 董凌云
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京大典科技有限公司
• 主分類號(hào): G06T7/73
• 分類號(hào): G06T7/73;G01C21/20
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務(wù)所32237
• 代理人: 賀翔,徐曉鷺

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種固定區(qū)域的巡防巡檢管理技術(shù)，特別是開(kāi)發(fā)了一種基于ORB SLAM算法的視覺(jué)定位技術(shù)的巡防巡檢管理系統(tǒng)。

背景技術(shù)

在當(dāng)前存在的巡防巡檢人員管理技術(shù)中，主要是通過(guò)手持GPS巡檢設(shè)備，按任務(wù)進(jìn)行定點(diǎn)的巡邏。手持巡檢儀接收GPS信號(hào)，同時(shí)按照應(yīng)用程序編發(fā)巡檢記錄，通過(guò)GSM網(wǎng)絡(luò)發(fā)送信息，上位機(jī)終端接收GPS巡檢設(shè)備發(fā)送的信息，通過(guò)電纜與服務(wù)器相連接，將巡檢信息發(fā)送到服務(wù)器端，服務(wù)器端再通過(guò)internet與計(jì)算機(jī)相連，在計(jì)算機(jī)上安裝顯示軟件，將巡防的路徑信息進(jìn)行顯示。

現(xiàn)有的路徑定位技術(shù)大多基于GPS設(shè)備，對(duì)GPS的信號(hào)和GSM網(wǎng)絡(luò)的依賴比較大，在現(xiàn)實(shí)環(huán)境當(dāng)中，特別是一些GPS信號(hào)容易被遮擋的高樓大廈區(qū)域，或者一些室內(nèi)區(qū)域，很難獲得準(zhǔn)確的定位，使得巡檢人員的路徑信息出現(xiàn)很大的偏差。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，設(shè)計(jì)一種基于ORB SLAM的智能巡防巡檢管理方法，通過(guò)ORB SLAM的算法提取當(dāng)前巡防巡檢線路的一些視覺(jué)特征點(diǎn)信息，將基于關(guān)鍵幀的特征點(diǎn)的點(diǎn)云等信息存儲(chǔ)成地圖文件，巡防巡檢人員在巡邏過(guò)程中可以通過(guò)手機(jī)攝像頭實(shí)時(shí)采集圖像并利用計(jì)算機(jī)視覺(jué)算法提取當(dāng)前環(huán)境的圖像特征點(diǎn)與地圖信息的特征點(diǎn)進(jìn)行追蹤匹配以獲得當(dāng)前相機(jī)的位姿信息，從而實(shí)現(xiàn)當(dāng)前的巡防巡檢位置的定位。

本發(fā)明的技術(shù)方案為提供一種基于ORB SLAM的智能巡防巡檢管理方法，所述方法以移動(dòng)設(shè)備終端上的圖像采集裝置作為單目SLAM的圖像采集點(diǎn)，采用ORB算法建立巡防巡檢地圖；再采用移動(dòng)設(shè)備終端上的圖像采集裝置進(jìn)行巡防巡檢，最終形成巡防巡檢日志。

所述方法具體包括：

步驟一，采用移動(dòng)設(shè)備終端上的圖像采集裝置作為單目SLAM的圖像采集點(diǎn)，進(jìn)行地圖初始化，形成局部地圖，估計(jì)攝像機(jī)姿態(tài)并校準(zhǔn)初始的三維點(diǎn)云；

步驟二，采用運(yùn)動(dòng)模型、關(guān)鍵幀模型或者重定位模型跟蹤初始地圖，對(duì)攝像機(jī)姿態(tài)進(jìn)行優(yōu)化以及重新確定三維點(diǎn)云；

步驟三，跟蹤成功以后，更新運(yùn)動(dòng)模型，更新當(dāng)前關(guān)鍵幀與其它關(guān)鍵幀之間的特征點(diǎn)匹配關(guān)系，并利用三角法生成新的三維點(diǎn)云；

步驟四，利用優(yōu)化方法在局部和全局調(diào)整位姿，或者利用閉環(huán)檢測(cè)loop closure來(lái)優(yōu)化位姿；

步驟五，再采用移動(dòng)設(shè)備終端上的圖像采集裝置進(jìn)行巡防巡檢，最終形成巡防巡檢日志；將巡防巡檢過(guò)程中的實(shí)時(shí)定位與軌跡信息的保存與上傳。

所述步驟二中的運(yùn)動(dòng)模型、關(guān)鍵幀模型或者重定位模型、關(guān)鍵幀模型或者重定位模型具體為：

運(yùn)動(dòng)模型為：提取當(dāng)前幀的ORB特征，根據(jù)上一幀進(jìn)行姿態(tài)估計(jì)，或者進(jìn)行通過(guò)全局重定位初始化位姿，跟蹤已經(jīng)建立的局部地圖，優(yōu)化位姿，確定關(guān)鍵幀；

關(guān)鍵幀模型為：首先，計(jì)算當(dāng)前幀的bag of words BoW，并設(shè)定初始位姿為上一幀的位姿；其次，根據(jù)位姿和BoW詞典來(lái)尋找特征匹配；最后，利用匹配的特征優(yōu)化位姿；

驗(yàn)證最近生成的地圖點(diǎn)并進(jìn)行篩選，然后使用局部捆集調(diào)整Local BA，生成新的地圖點(diǎn)，最后再對(duì)插入的關(guān)鍵幀進(jìn)行篩選，去除多余的關(guān)鍵幀；

如果運(yùn)動(dòng)模型與關(guān)鍵幀模型跟蹤失敗，則對(duì)全局進(jìn)行重定位；具體做法為：

首先，計(jì)算當(dāng)前幀的BoW向量，其次，利用BoW詞典選取若干關(guān)鍵幀作為備選；再次，尋找有足夠多的特征點(diǎn)匹配的關(guān)鍵幀；最后，利用特征點(diǎn)匹配迭代求解位姿，如果存在某一關(guān)鍵幀有足夠多的內(nèi)點(diǎn)，那么選取該關(guān)鍵幀優(yōu)化出的位姿。

所述的優(yōu)化方法為：

所述巡防巡檢日志包括包含關(guān)鍵幀、3D地圖點(diǎn)、BoW向量、共視圖、生長(zhǎng)樹(shù)信息。

本發(fā)明采用以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下技術(shù)效果：

本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的智能巡防巡檢管理技術(shù)使用計(jì)算機(jī)視覺(jué)算法可以實(shí)現(xiàn)的定位精度達(dá)到1m以下，遠(yuǎn)高于民用GPS的定位精度，對(duì)于GPS覆蓋信號(hào)較弱的區(qū)域有很好的效果，同時(shí)也僅使用普通的安卓系統(tǒng)手機(jī)作為終端平臺(tái)，極大的降低了在實(shí)際商業(yè)化場(chǎng)景的應(yīng)用。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明基于ORB SLAM的智能巡防巡檢管理方法的實(shí)施流程圖；

圖2為本發(fā)明基于ORB SLAM的智能巡防巡檢管理結(jié)構(gòu)圖。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明提供一種基于ORB SLAM的智能巡防巡檢管理方法，為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及效果更加清楚、明確，以及參照附圖并舉實(shí)例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)指出此處所描述的具體實(shí)施僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。