[發明專利]一種基于視覺的室內外一體化地圖構建方法

有效

• 申請號: 201911023772.6
• 申請日: 2019-10-25
• 公開（公告）號: CN110702078B
• 公開（公告）日: 2021-04-09
• 發明（設計）人: 陳龍;張亞琛;謝玉婷
• 申請（專利權）人: 中山大學
• 主分類號: G01C11/02
• 分類號: G01C11/02;G01C11/04
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 王曉玲

本發明屬于地圖構建技術領域，更具體地，涉及一種基于視覺的室內外一體化地圖構建系統及其構建方法。地圖構建系統包括基準制定模塊，數據處理模塊，特征提取模塊，特征對齊模塊和地圖融合模塊；本發明通過制定統一的室內外的地圖基準，對室內地圖和室外地圖進行語義信息和圖像特征提取，匹配與對齊，實現室內外一體化地圖構建，提升了地圖構建的效率和精度。

技術領域

本發明屬于地圖構建技術領域，更具體地，涉及一種基于視覺的室內外一體化地圖構建方法。

背景技術

隨著我國經濟水平和人們生活水平的提高以及科學技術的發展，機器人也被逐漸應用到了人們的生活之中，如巡檢機器人和掃地機器人等。這些機器人都可以極大程度的提高工作效率和生活水平。不論是什么機器人，要想正常工作都需要提前構建好對應場景的地圖。

機器人在場景的劃分中一般分為兩類：室內場景和室外場景。根據場景的劃分，機器人可以構建室內地圖和室外地圖。但是，由于現有的三維重建算法很難兼顧室內和室外場景，所以，目前的機器人基本都是分場景工作的。但是，很多情況下，機器人是需要在同一場景的室內和室外場景下工作，為了提升機器人的工作效率，需要構建出復雜場景下的室內外一體化地圖。

發明內容

本發明為克服上述現有技術中的缺陷，提供一種基于視覺的室內外一體化地圖構建方法，實現室內外一體化地圖構建，提升了地圖構建的效率和精度。

為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案是：一種基于視覺的室內外一體化地圖構建系統，包括：

基準制定模塊：用于設定三維地圖的三軸單位向量(東北天/北東地等)，制定統一的室內外通用的地圖規則，使得構建的室內和室外場景的三維地圖處于同一個地圖基準中，并將該基準輸入數據處理模塊；

數據處理模塊：用于基于制定的室內外一體化基準，對同一環境下的室內場景和室外場景進行視覺傳感器數據采集，構建同一基準下的室內地圖和室外地圖，并將室內和室外地圖輸入特征提取模塊；

特征提取模塊：用于對室內和室外場景三維地圖進行諸如門，窗等室內外共有部件的語義信息和圖像紋理的提取，得到室內外場景共有的語義信息和圖像特征，并將語義信息和圖像特征輸入特征對齊模塊；

特征對齊模塊：用于根據提取的語義信息和圖像特征，結合共有部件語義和特征一致性的原理，對語義信息進行部件最大化對齊，對圖像特征使用圖像匹配算法，實現語義信息和圖像特征的對齊，得到室內和室外地圖的姿態變換關系，并將該姿態變換矩陣輸入地圖融合模塊；

地圖融合模塊：用于基于室內和室外地圖的姿態變換關系，對室內場景和室外場景三維地圖進行圖像變換，融合為一個完整的三維地圖，實現室內外一體化地圖構建。

進一步的，所述數據處理模塊使用視覺傳感器根據制定的地圖基準，進行室內和室外數據的采集。

作為優選的，所述基準制定模塊制定的基準需符合實際的室內外場景，設定相同的三維地圖的單位向量。

作為優選的，所述視覺傳感器為多顆單目相機或多目相機組成的組合相機。

本發明還提供一種基于視覺的室內外一體化地圖構建方法，包括以下步驟：

S1.使用基準制定模塊設定三維場景地圖的三軸單位向量，制定統一的室內和室外地圖規則；

S2.使用數據處理模塊的視覺傳感器，對多顆單目相機或多目相機組成的組合相機進行標定，獲取攝像頭的內外參數，對組合相機采集到的圖像進行校正；

S3.數據處理模塊根據制定的地圖標準，采集室內和室外數據，并使用基于視覺的三維重建方法，構建室內和室外三維地圖；

S4.特征提取模塊基于室內和室外三維地圖，提取室內外共有的語義部件信息和圖像特征，以便計算室內和室外三維地圖間的姿態變換矩陣；