[發(fā)明專利]一種基于輪式編碼器的單目SLAM初始化方法及系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811324601.2
• 申請日: 2018-11-08
• 公開（公告）號: CN109671120A
• 公開（公告）日: 2019-04-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳釗;黃駿;周曉軍;杜逢博;李驪;王行;盛贊;李朔;楊淼
• 申請（專利權(quán)）人: 南京華捷艾米軟件科技有限公司
• 主分類號: G06T7/73
• 分類號: G06T7/73;G06T15/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種基于輪式編碼器的單目SLAM初始化方法，其特征在于，包括如下步驟：在SLAM初始化圖像序列中選取第一關(guān)鍵幀與第二關(guān)鍵幀，對第一關(guān)鍵幀和第二關(guān)鍵幀進(jìn)行特征匹配，根據(jù)匹配得出的匹配點(diǎn)對的圖像坐標(biāo)信息、輪式編碼器的位移信息以及相機(jī)內(nèi)參計(jì)算所有匹配點(diǎn)在第一關(guān)鍵幀的世界坐標(biāo)系坐標(biāo)，建立初始點(diǎn)云地圖；并利用輪式編碼器的位移信息確定第二關(guān)鍵幀的相機(jī)位姿，在優(yōu)化時固定第一關(guān)鍵幀與第二關(guān)鍵幀的相機(jī)位姿，不對這兩幀相機(jī)位姿進(jìn)行局部捆集調(diào)整。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于輪式編碼器的單目SLAM初始化方法，其特征在于，在初始化圖像序列中選取第一關(guān)鍵幀與第二關(guān)鍵幀之前，先進(jìn)行數(shù)據(jù)獲?。涸赗OS平臺上，令圖像節(jié)點(diǎn)及輪式編碼器節(jié)點(diǎn)向外發(fā)布信息；在SLAM節(jié)點(diǎn)中訂閱這兩個節(jié)點(diǎn)發(fā)布的信息；SLAM節(jié)點(diǎn)接收到圖像信息和輪式編碼器位移信息之后，將圖像信息與位移信息對應(yīng)關(guān)聯(lián)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于輪式編碼器的單目SLAM初始化方法，其特征在于，在所述特征匹配前先進(jìn)行特征提取，具體是對圖像信息提取ORB特征，遍歷圖像的每一個像素點(diǎn)，判斷是否滿足FAST角點(diǎn)的條件，找出所有滿足條件的關(guān)鍵點(diǎn)，再對每一個FAST角點(diǎn)計(jì)算其BRIEF描述子及主方向。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于輪式編碼器的單目SLAM初始化方法，其特征在于，所述在初始化圖像序列中選取第一關(guān)鍵幀與第二關(guān)鍵幀，對第一關(guān)鍵幀和第二關(guān)鍵幀進(jìn)行特征匹配具有約束條件，包括：

特征點(diǎn)數(shù)量約束：圖像的特征點(diǎn)數(shù)量大于特征點(diǎn)閾值才可選取為第一關(guān)鍵幀或第二關(guān)鍵幀；

位移間距約束：與第一關(guān)鍵幀的位移間距大于位移閾值才可選取為第二關(guān)鍵幀；

匹配點(diǎn)對數(shù)量約束：與第一關(guān)鍵幀進(jìn)行特征匹配的匹配點(diǎn)對數(shù)量大于匹配點(diǎn)對數(shù)量閾值才可選取為第二關(guān)鍵幀。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于輪式編碼器的單目SLAM初始化方法，其特征在于，在所述特征匹配后還進(jìn)行剔除誤匹配點(diǎn)對操作。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種基于輪式編碼器的單目SLAM初始化方法，其特征在于，所述剔除誤匹配點(diǎn)對采用ACRANSAC算法或RANSAC算法。

7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種基于輪式編碼器的單目SLAM初始化方法，其特征在于，所述剔除誤匹配點(diǎn)對的具體方法為：剔除視差不大于視差閾值的點(diǎn)和深度值超出深度預(yù)設(shè)范圍的點(diǎn)。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種基于輪式編碼器的單目SLAM初始化方法，其特征在于，具體是先剔除視差過小的點(diǎn)，再計(jì)算匹配點(diǎn)在第一關(guān)鍵幀的世界坐標(biāo)系坐標(biāo)(x，y，z)中的z坐標(biāo)，z值即為深度值，再剔除z值超出深度預(yù)設(shè)范圍的點(diǎn)。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于輪式編碼器的單目SLAM初始化方法，其特征在于，根據(jù)匹配點(diǎn)對的圖像坐標(biāo)信息、輪式編碼器的位移信息以及相機(jī)內(nèi)參計(jì)算匹配點(diǎn)在第一關(guān)鍵幀的世界坐標(biāo)系坐標(biāo)具體是采用小孔成像模型計(jì)算世界坐標(biāo)系坐標(biāo)(x，y，z)：

其中，f_x是x軸向的相機(jī)焦距，Δs＝s₂-s₁為兩個輪式編碼器位移之差，s₁、s₂分別為第一關(guān)鍵幀與第二關(guān)鍵幀對應(yīng)的輪式編碼器位移信息；(u₁，v₁)是第一幀圖像特征點(diǎn)的像素坐標(biāo)，(c_x，c_y)是基準(zhǔn)點(diǎn)，(f_x，f_y)是相機(jī)焦距。