[發(fā)明專利]一種回環(huán)檢測方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910199002.0
• 申請日: 2019-03-15
• 公開（公告）號: CN110070578B
• 公開（公告）日: 2023-07-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李靜;李爾康;陳碩;張念曾
• 申請（專利權(quán)）人: 西安電子科技大學(xué)
• 主分類號: G06T7/73
• 分類號: G06T7/73;G06V10/46;G06V10/75;G06V10/762
• 代理公司: 西安嘉思特知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 61230
• 代理人: 劉長春

本發(fā)明屬于計(jì)算機(jī)圖形，具體涉及一種回環(huán)檢測方法，獲取相機(jī)圖像與數(shù)據(jù)庫圖像；根據(jù)數(shù)據(jù)庫圖像得到離線詞典；根據(jù)相機(jī)圖像得到關(guān)鍵幀圖像特征向量與當(dāng)前幀圖像特征向量；根據(jù)關(guān)鍵幀圖像特征向量與離線詞典得到第一詞匯映射向量；根據(jù)當(dāng)前幀圖像特征向量與離線詞典的到第二詞匯映射向量；根據(jù)第一詞匯映射向量和第二詞匯映射向量得到重投影誤差，并將重投影誤差與預(yù)設(shè)誤差閾值作比較判斷是否檢測到回環(huán)。本發(fā)明的回環(huán)檢測方法有效的降低了回環(huán)檢測中的誤匹配，且本發(fā)明具有良好的魯棒性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于計(jì)算機(jī)圖形，具體涉及一種回環(huán)檢測方法。

背景技術(shù)

近年來，隨著計(jì)算機(jī)處理性能的大幅提升與視覺傳感器的更新?lián)Q代，計(jì)算機(jī)視覺發(fā)展迅速。其中一個(gè)重要的分支——基于視覺的同步定位與地圖構(gòu)建(VSLAM,VisualSimultaneous?Localization?And?Mapping)更是受到廣泛關(guān)注。

VSLAM即將視覺傳感器輸入的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行處理并分析計(jì)算，獲取視覺傳感器的位姿并記錄，在構(gòu)建增量式地圖的同時(shí)實(shí)現(xiàn)對自身的定位。與傳統(tǒng)的基于激光傳感器的SLAM方法相比，基于視覺的SLAM方法使用的視覺傳感器比激光傳感器性價(jià)比更高，通用性較好，并且可以獲得更多的環(huán)境信息。

VSLAM所使用的視覺傳感器主要有單目相機(jī)、雙目相機(jī)與RGB-D相機(jī)三種。基于單目相機(jī)的SLAM利用相鄰幀圖像進(jìn)行匹配計(jì)算得到相機(jī)位姿的變換，在兩個(gè)視角上進(jìn)行三角測距又可以得出對應(yīng)點(diǎn)的深度信息，通過這樣迭代的過程可以實(shí)現(xiàn)定位及建圖。雖然單目SLAM只使用一支攝像頭就可以完成SLAM，成本低配置簡單，但是如此計(jì)算得出的是相對深度，缺少真實(shí)尺度信息，無法得到機(jī)器人運(yùn)動軌跡以及地圖的真實(shí)大小。

與單目相比，雙目立體相機(jī)可以通過兩個(gè)相機(jī)之間的基線，估計(jì)空間點(diǎn)的位置，與單目不同的是，雙目相機(jī)不僅能夠在運(yùn)動時(shí)計(jì)算深度，同樣可在靜止時(shí)計(jì)算深度，如此解決了單目SLAM只能在運(yùn)動時(shí)才能估計(jì)深度的問題。Danshi雙目立體相機(jī)配置與標(biāo)定均較為復(fù)雜，其深度量程也隨雙目的基線與分辨率限制，通過雙目圖像計(jì)算像素距離，計(jì)算量較大。

RGB-D相機(jī)是2010年左右開始興起的一種相機(jī)，它最大的特點(diǎn)是可以通過紅外結(jié)構(gòu)光或飛行時(shí)間原理，直接測出圖像中各像素離相機(jī)的距離。因此，它比傳統(tǒng)相機(jī)能夠提供更豐富的信息，也不必像單目或雙目那樣費(fèi)時(shí)費(fèi)力地計(jì)算深度。目前常用的RGB-D相機(jī)包括Kinect/Kinect?V2、Xtion等。

基于RGB-D相機(jī)的VSLAM主要包括前端和后端兩部分，前端包括關(guān)鍵幀篩選、相機(jī)位姿估計(jì)與回環(huán)檢測，后端包括圖優(yōu)化、點(diǎn)云融合與表面重建。在SLAM中跟蹤得到的相機(jī)位姿都是有誤差的，隨著路徑的不斷延伸，之前幀的誤差會一直傳遞到后面去，導(dǎo)致最后一幀的位姿在世界坐標(biāo)系里的誤差有可能非常大，因此需要使用回環(huán)檢測來識別已經(jīng)過的場景形成閉環(huán)，從而對相機(jī)位姿進(jìn)行局部優(yōu)化和全局優(yōu)化來使地圖更準(zhǔn)確。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問題，本發(fā)明提供了一種回環(huán)檢測方法。本發(fā)明要解決的技術(shù)問題通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種回環(huán)檢測方法，方法步驟如下：

獲取相機(jī)圖像與數(shù)據(jù)庫圖像；

根據(jù)所述數(shù)據(jù)庫圖像得到離線詞典；

根據(jù)所述相機(jī)圖像得到關(guān)鍵幀圖像特征向量與當(dāng)前幀圖像特征向量；

根據(jù)所述關(guān)鍵幀圖像特征向量與所述離線詞典得到第一詞匯映射向量；

根據(jù)所述當(dāng)前幀圖像特征向量與所述離線詞典的到第二詞匯映射向量；

根據(jù)所述第一詞匯映射向量和所述第二詞匯映射向量得到重投影誤差，并將所述重投影誤差與預(yù)設(shè)誤差閾值作比較判斷是否檢測到回環(huán)。

在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，根據(jù)數(shù)據(jù)庫圖像得到離線詞典，包括：