[發(fā)明專利]單目SLAM初始化方法、裝置及電子設(shè)備

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010024631.2
• 申請日: 2020-01-10
• 公開（公告）號: CN113129366A
• 公開（公告）日: 2021-07-16
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 郭亨凱;杜思聰;陳堯
• 申請（專利權(quán)）人: 北京字節(jié)跳動網(wǎng)絡(luò)技術(shù)有限公司
• 主分類號: G06T7/73
• 分類號: G06T7/73;G06F17/16
• 代理公司: 北京竹辰知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11706
• 代理人: 陳龍

本公開實施例中提供了一種單目SLAM初始化方法、裝置及電子設(shè)備，屬于圖像處理技術(shù)領(lǐng)域。其中方法包括：獲取目標(biāo)相機采集的多幀連續(xù)圖像；計算多幀連續(xù)圖像之間的單應(yīng)性矩陣；利用多幀連續(xù)圖像之間的單應(yīng)性矩陣，獲取每兩張圖像之間的單應(yīng)性矩陣；根據(jù)全部所述單應(yīng)性矩陣優(yōu)化變量，得到所述目標(biāo)相機的位姿數(shù)據(jù)和平面法向量。在初始化過程中使用多幀信息，將原有的矩陣分解求相機位姿和平面法向量的方法替換為變量優(yōu)化。該方法參數(shù)量較少，利用變量優(yōu)化的結(jié)果計算相機位姿和平面法向，并利用平面法向和相機到平面的歸一化距離計算特征點的空間位置，避開了三角化和PnP，提高了單目SLAM初始化的效率。

技術(shù)領(lǐng)域

本公開涉及圖像處理技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種單目SLAM初始化方法、裝置及電子設(shè)備。

背景技術(shù)

即時定位與地圖構(gòu)建(Simultaneous Localization and Mapping，簡稱SLAM)也稱為并發(fā)建圖與定位(Concurrent Mapping and Localization，簡稱CML)，是指將一個機器人放入未知環(huán)境中的未知位置，是否有辦法讓機器人一邊移動一邊逐步描繪出此環(huán)境完全的地圖，所謂完全的地圖(a consistent map)是指不受障礙行進到房間可進入的每個角落。現(xiàn)有的單目SLAM方法主要是使用兩幀的圖像信息，通過矩陣分解的方法計算相機位姿，再通過三角測量計算出特征點的空間位置，然后利用PnP和SfM方法對相機位姿和特征點進行優(yōu)化，從而完成SLAM的初始化任務(wù)。

現(xiàn)有的單目SLAM方法存在矩陣分解的答案不唯一，需要一些挑選策略，而每一種挑選策略均不能滿足所有情況，SfM方法的變量較多，因此收斂速度慢、三角化和PnP方法需要兩幀圖片之間有較大的基線，否則會發(fā)生退化等技術(shù)問題。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本公開實施例提供一種單目SLAM初始化方法、裝置及電子設(shè)備，至少部分解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題。

第一方面，本公開實施例提供了一種單目SLAM初始化方法，包括：

獲取目標(biāo)相機采集的多幀連續(xù)圖像，其中，所述目標(biāo)相機朝向所在目標(biāo)場景內(nèi)的一個目標(biāo)平面；

計算所述多幀連續(xù)圖像之間的單應(yīng)性矩陣；

利用所述多幀連續(xù)圖像之間的單應(yīng)性矩陣，獲取每兩張圖像之間的單應(yīng)性矩陣；

根據(jù)全部所述單應(yīng)性矩陣優(yōu)化變量，得到所述目標(biāo)相機的位姿數(shù)據(jù)和平面法向量，其中，所述目標(biāo)相機的位姿數(shù)據(jù)至少包括所述目標(biāo)相機的平移量。

根據(jù)本公開實施例的一種具體實現(xiàn)方式，所述根據(jù)全部所述單應(yīng)性矩陣優(yōu)化變量，得到所述目標(biāo)相機的位姿數(shù)據(jù)和平面法向量的步驟，包括：

根據(jù)全部所述單應(yīng)性矩陣，求解目標(biāo)函數(shù)；

優(yōu)化所述目標(biāo)函數(shù)，得到所述目標(biāo)相機的位姿數(shù)據(jù)和平面法向量。

根據(jù)本公開實施例的一種具體實現(xiàn)方式，所述目標(biāo)函數(shù)為：

其中，p代表前后兩幀特征點在圖像中的坐標(biāo)，H代表單應(yīng)性矩陣，π的計算方法為：

[x/z，y/z]^T＝π([x，y，z]^T)，

優(yōu)化變量包括平面法向量和所述目標(biāo)相機的位姿數(shù)據(jù)，表示為：

根據(jù)本公開實施例的一種具體實現(xiàn)方式，所述根據(jù)全部所述單應(yīng)性矩陣優(yōu)化變量，得到所述目標(biāo)相機的位姿數(shù)據(jù)和平面法向量的步驟之后，還包括：

根據(jù)所述目標(biāo)平面的法向量和所述目標(biāo)相機的平移量，計算出所述目標(biāo)相機到目標(biāo)平面的歸一化距離；

根據(jù)全部所述特征點到所述目標(biāo)平面的投影關(guān)系，計算全部所述特征點的歸一化深度。