[發明專利]基于單目VINS系統的優化方法、裝置、存儲介質及電子設備

在審

• 申請號: 201811642112.1
• 申請日: 2018-12-29
• 公開（公告）號: CN109798889A
• 公開（公告）日: 2019-05-24
• 發明（設計）人: 張科偉;蘇鈺;梁曉妮;孫永文;董印嵩;郭見雷
• 申請（專利權）人: 航天信息股份有限公司
• 主分類號: G01C21/16
• 分類號: G01C21/16;G01C21/20
• 代理公司: 北京英創嘉友知識產權代理事務所(普通合伙) 11447
• 代理人: 魏嘉熹;南毅寧

本公開涉及一種基于單目VINS系統的優化方法、裝置、存儲介質及電子設備。該方法包括：首先，對慣性導航傳感器IMU的相關變量進行估計，并將該估計值作為單目VINS系統的初始值。然后，根據圖優化求解方法，在運動跟蹤線程中建立聯合IMU運動模型，對單目VINS系統進行狀態估計。這樣，將IMU的相關變量引入到單目VINS系統中可以確定出尺度因子，此外，通過建立聯合IMU運動模型，對單目VINS系統進行狀態估計，可以提高了單目VINS系統的精確度和魯棒性。

技術領域

本公開涉及計算機視覺技術和信息融合技術，具體地，涉及一種基于單目VINS系統的優化方法、裝置、存儲介質及電子設備。

背景技術

近幾年，隨著計算機硬件和計算機視覺技術的迅猛發展，移動機器人的同時定位與建圖技術(Simultaneous Localization and Mapping，SLAM)得到了很大的突破，由于單目相機具有體積小且易安裝等優點，單目視覺SLAM技術成為了移動機器人主動式定位領域中的研究重點。

然而，單目相機本身存在尺度不確定性問題，系統無法正確地度量環境，從而導致其無法應用在實際的導航應用中，而通過融合慣性導航傳感器(Inertial MeasurementUnit，IMU)的測量信息，將單目SLAM系統改進為單目VINS(Visual Inertial NavigationSystem)系統，便可以正確地恢復出尺度因子，同時得到更高的精確度和更強的魯棒性。

發明內容

為了克服現有技術中存在的問題，本公開實施例提供一種基于單目VINS系統的優化方法、裝置、存儲介質及電子設備。

為了實現上述目的，本公開第一方面提供一種基于單目VINS系統的優化方法，包括：

對慣性導航傳感器IMU的相關變量進行估計，并將估計所得值作為單目VINS系統的初始值，所述IMU的相關變量包括IMU的陀螺儀零偏、加速度計零偏和單目VINS系統所在平臺的移動速度；

根據圖優化求解方法，在運動跟蹤線程中建立聯合IMU運動模型，對所述單目VINS系統進行狀態估計。

可選地，所述根據圖優化求解方法，在運動跟蹤線程中建立聯合IMU運動模型，對所述單目VINS系統進行狀態估計，包括：

在運動跟蹤線程中，確定單目VINS系統地圖是否更新；

根據所述單目VINS系統地圖是否更新，選擇相應的因子圖；

根據所述因子圖，對所述單目VINS系統進行狀態估計。

可選地，所述對慣性導航傳感器IMU的相關變量進行估計，并將估計所得值作為單目VINS系統的初始值，包括：

通過解耦方式對慣性導航傳感器IMU的相關變量進行預積分處理，并將處理所得值作為單目VINS系統的初始值。

可選地，所述通過解耦方式對慣性導航傳感器IMU的相關變量進行預積分處理，包括：

對慣性導航傳感器IMU的陀螺儀零偏進行預積分處理；

在不考慮加速度計零偏的情況下初步對尺度因子和重力方向進行預積分處理；

對所述加速度計零偏進行預積分處理，以及校正更新所述尺度因子和所述重力方向；

對線性速度進行預積分處理。

可選地，所述方法還包括：

根據所述IMU的相關變量的預積分值，在局部地圖構建線程中設計所述IMU的狀態變量的局部窗口，并構建相應的局部優化因子圖，進行狀態估計；

根據所述尺度因子，在閉合回環線程中進行位姿優化，并構建全局非線性優化的因子圖，進行狀態估計。