[發明專利]一種基于地理信息的多子地圖拼接特征融合方法

有效

• 申請號: 201910554020.6
• 申請日: 2019-06-25
• 公開（公告）號: CN112132745B
• 公開（公告）日: 2022-01-04
• 發明（設計）人: 趙科東;孫永榮;薛源;趙偉
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: G06T3/40
• 分類號: G06T3/40;G06T5/50;G06T7/70;G06T17/05
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 朱小兵

1.一種基于地理信息的多子地圖拼接特征融合方法，其特征在于：具體包括如下步驟：

步驟一，對齊視覺傳感器與高精度GPS信息；

步驟二，建立多個子地圖與地理坐標系之間的映射關系；

步驟三，對所有子地圖的三維特征點進行坐標變換；

步驟四，對所有子地圖的關鍵幀位姿數據進行坐標變換；

步驟五，優化全局地圖的關鍵幀與特征點；

在步驟二中，所述建立多個子地圖與地理坐標系之間的映射關系為將多個位于不同視覺坐標系下的子地圖與地理坐標系之間建立映射關系，映射模型如下：

定義視覺坐標系為O_v-X_vY_vZ_v，地理坐標系為O_g-X_gY_gZ_g，對于某關鍵幀圖像對應的圖像采集位置，在視覺坐標系下的坐標記為X_v＝(x_v,y_v,z_v)^T，對應的地理坐標系下坐標記為X_g＝(x_g,y_g,z_g)^T，則兩者滿足如下的相似變換關系：

X_g＝s_vgR_vgX_v+t_vg (2)

其中，s_vg為尺度因子且滿足s_vg＞0，R_vg為三維空間內的旋轉矩陣，t_vg＝(t_x,t_y,t_z)^T為平移向量；

根據上式(2)推導地理坐標系到視覺坐標系之間的變換關系為式(3)：

改寫后得式(4)：

顯然，式(4)為式(2)的逆變換，相似變換的逆變換滿足如下等式：

2.根據權利要求1所述的一種基于地理信息的多子地圖拼接特征融合方法，其特征在于：在步驟一中，所述對齊視覺傳感器與高精度GPS信息為采用線性插值法對視覺關鍵幀與RTK進行對齊：推算t_k時刻采集圖像的地理坐標，利用時間線找到離t_k時刻最近的RTK采集時刻和獲得t_k時刻的地理坐標g(t_k)為：

3.根據權利要求1所述的一種基于地理信息的多子地圖拼接特征融合方法，其特征在于：在步驟三中，所述對所有子地圖的三維特征點進行坐標變換為將除第一個之外的子地圖的三維特征點坐標進行變換，采用第一個子地圖的特征點保持不變，變換其他子地圖特征點坐標，以滿足地理位置約束條件，其中，坐標變換關系求解如下：

設有N個子地圖的情況，記(R_k,t_k,s_k)為第k個子地圖視覺坐標系到地理坐標系之間的相似變換模型參數；設該子地圖具有N_k個特征點，記X_kj為第j個特征點在該視覺坐標系下的位置坐標，記Y_kj為其在地理坐標系下的位置坐標，則有:

Y_kj＝s_kR_kX_kj+t_k (6)

根據式(4)將其變換到第一個子地圖的視覺坐標系下，可得:

整理式(3)和式(4)得新的相似變換如下：

X′_kj＝s_k1R_k1X_kj+t_k1 (8)

其中，

對所有子地圖的特征點位置進行式(8)和式(9)的坐標變換，即可獲得與地理位置分布一致、與第一幅子地圖尺度一致的全局地圖特征點。