[發明專利]一種基于VSLAM的稀疏三維點云圖的視覺定位方法在審
| 申請號： | 201911127519.5 | 申請日： | 2019-11-18 |
| 公開（公告）號： | CN110889349A | 公開（公告）日： | 2020-03-17 |
| 發明（設計）人： | 馬琳;姜晗;譚學治;王彬 | 申請（專利權）人： | 哈爾濱工業大學 |
| 主分類號： | G06K9/00 | 分類號： | G06K9/00;G06K9/46;G06K9/62 |
| 代理公司： | 哈爾濱市陽光惠遠知識產權代理有限公司 23211 | 代理人： | 孫莉莉 |
| 地址： | 150001 黑龍*** | 國省代碼： | 黑龍江;23 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關鍵詞： | 一種 基于 vslam 稀疏 三維 云圖 視覺 定位 方法 | ||
1.一種基于VSLAM的稀疏三維點云圖的視覺定位方法，其特征在于：所述方法包括以下步驟：
步驟一、基于VSLAM建立圖像數據庫；
步驟二、對用戶輸入圖像提取SURF特征點；
步驟三、利用SURF描述子將用戶輸入圖像與圖像數據庫中的代表圖像進行粗匹配，找到匹配程度最高的一幅圖像；
步驟四、統計由步驟三得到的匹配圖像與用戶輸入圖像的SURF匹配特征點在像素坐標系下v軸的像素分布，根據像素分布以及圖像的IndexLists決定待搜索三維點云范圍；
步驟五、在由步驟四獲得的搜索范圍中進行用戶輸入圖像與三維點云的精匹配，得到匹配好的2D-3D匹配對；
步驟六、根據步驟五中得到的2D-3D匹配對，利用EPnP算法計算出用戶的位置坐標，完成室內定位。
2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于：所述步驟一具體為：
步驟一一、根據待定位的室內環境，選擇適當的坐標原點pW,0(x0,y0,z0)，建立三維直角坐標系；所述三維直角坐標系為全局坐標系；
步驟一二、從步驟一一選取的坐標原點開始，利用載有KinectV2設備的平臺在待定位環境中平穩行走，采集彩色圖像信息和深度圖像信息，組成RGB-D信息；
步驟一三、輸入由步驟一二采集得到的RGB-D信息，更改開源系統ORB SALM的輸出，并利用該開源系統得到相機軌跡、相機坐標系與全局坐標系的轉移矩陣以及全局坐標系下的稀疏三維點云圖；
步驟一四、對每幅圖像，利用由步驟一三得到的轉移矩陣和全局三維點云，通過投影關系得到三維點云對應的像素，并對該像素提取SURF特征描述子；對稀疏三維點云按一定規則進行排序；
步驟一五、通過圖像關鍵幀提取策略提取部分代表圖像，組成圖像數據庫，對挑選的代表圖像建立IndexLists，并給定三維點云特征描述子，完成圖像數據庫的建立。
3.根據權利要求2所述的方法，其特征在于：在步驟一三中，稀疏三維點云圖是由每幅圖像提取的ORB特征點的全局三維坐標組成的集合，記為轉移矩陣T為4階方陣，T由旋轉矩陣R、平移矩陣t組成，如(1)所示：
式中，R表示的是從當前幀的相機坐標系到選定的全局坐標系的旋轉矩陣。
4.根據權利要求2所述的方法，其特征在于：所述排序規則先按采集圖像時間戳的先后順序來存儲每幀圖像Ii對應的點云，對歸屬于每幀的三維點云，按其在圖像中的像素坐標進行排序，按照u軸從小到大排列、再按v軸從小到大的順序排列。
5.根據權利要求2所述的方法，其特征在于：所述對每幅圖像，利用由步驟一三得到的轉移矩陣和全局三維點云，通過投影關系得到三維點云對應的像素，具體為：
假設圖像上一點的坐標為pI＝[u,v]T，相機內參矩陣為K，全局坐標系下的點云為pw＝[x,y,z]T，則滿足的關系如式(2)所示，通過式(2)算出的值取最近鄰整數即可得到與點云對應的特征點像素值，
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