[發明專利]單目視覺里程計尺度確定方法和裝置

有效

• 申請號: 202010521368.8
• 申請日: 2020-06-10
• 公開（公告）號: CN111563934B
• 公開（公告）日: 2020-12-22
• 發明（設計）人: 韓松杉;劉星;王世漢;劉方圓;張彌
• 申請（專利權）人: 浙江欣奕華智能科技有限公司
• 主分類號: G06T7/73
• 分類號: G06T7/73;G06K9/62;H04W4/02;H04W4/33
• 代理公司: 北京同達信恒知識產權代理有限公司 11291
• 代理人: 郭潤湘

本申請公開了一種單目視覺里程計尺度確定方法和裝置，涉及計算機視覺技術領域，包括：基于目標對象的初始位姿以及單目視覺里程計的預設尺度，將連續多幀圖像構建成第一點云數據；目標對象為攜帶有單目相機的設備；初始位姿是基于UWB確定的；連續多幀圖像是單目相機在預設地圖對應的空間環境中采集的；利用ICP算法將第一點云數據與第二點云數據進行匹配，確定匹配度；第二點云數據為預設地圖的點云數據；基于匹配度調整預設尺度，直到基于調整后的預設尺度構建的第一點云數據與第二點云數據的匹配度滿足預設匹配閾值時，將調整后的預設尺度作為目標尺度。通過該方式確定單目視覺里程計的尺度，操作便捷，準確度高。

技術領域

本申請涉及計算機視覺技術領域，尤其涉及一種單目視覺里程計尺度確定方法和裝置。

背景技術

同步定位與建圖（simultaneous localization and mapping，SLAM）在移動機器人、無人飛行器、自主駕駛、虛擬現實、增強現實等領域有著廣泛的應用。由于單目相機具有低成本、輕量化和易于安裝的特點，利用單目SLAM對機器人姿態進行定位的方法受到了廣泛的關注。但是，通過單目相機采集的圖像數據不能提供這些物體真實的三維大小信息,因此無法確定單目視覺里程計的尺度。

相關技術中，通常是借助傳感器如：激光雷達、慣性測量單元（Inertialmeasurement unit，IMU）等，確定單目視覺里程計的尺度，但是該方式需要借助硬件設備，因此成本的消耗比較大。此外，還有通過深度學習的方法來確定單目視覺里程計的尺度，但是該方案計算復雜，且對設備的性能要求較高。

基于此，亟需一種單目視覺里程計尺度確定方法來解決上述的問題。

發明內容

本申請提供了一種單目視覺里程計尺度確定方法和裝置，用以簡化單目視覺里程計尺度的確定方案。

第一方面，本申請實施例提供一種單目視覺里程計尺度確定方法，所述方法包括：

基于目標對象的初始位姿以及單目視覺里程計的預設尺度，將連續多幀圖像構建成第一點云數據；其中，所述目標對象為攜帶有單目相機的設備；初始位姿是基于超寬帶（Ultra Wide Band，UWB）確定的；連續多幀圖像是單目相機在預設地圖對應的空間環境中采集的；利用迭代就近點( Iterative Closest Point，ICP)算法將第一點云數據與第二點云數據進行匹配，確定匹配度；其中，第二點云數據為預設地圖的點云數據；基于匹配度調整預設尺度，直到基于調整后的預設尺度構建的第一點云數據與第二點云數據的匹配度滿足預設匹配閾值時，將調整后的預設尺度作為單目視覺里程計的目標尺度。

本方案通過UWB技術確定目標對象的初始位姿，并基于該初始位姿以及預設的尺度，以及單目相機在預設地圖對應的空間環境中采集的連續多幀圖像，構建成第一點云數據，之后利用ICP算法將第一點云數據與預設地圖的點云數據也即第二點云數據進行匹配，確定匹配度，基于匹配度調整預設尺度，直到基于調整后的預設尺度構建的第一點云數據與第二點云數據的匹配度滿足預設匹配閾值時，則將調整后的預設尺度作為單目視覺里程計的目標尺度。該方式相對于相關技術中借助傳感器確定單目視覺里程計的尺度，節約了設備的成本，相對于基于深度學習的方法確定單目視覺里程計的尺度，計算簡便，降低了對設備的性能要求。此外，該方式是基于連續多幀的圖像構建點云數據，并基于連續多幀的圖像進行點云數據的匹配，匹配效率和精度高，有助于更快更準確地確定單目視覺里程計的目標尺度。

在一個可選的實施例中，初始位姿是通過如下方式確定的：

基于所述目標對象的多個定位標簽發送攜帶各所述定位標簽身份標識號碼ID的UWB信號至所述預設地圖對應的空間環境中的多個UWB基站；

基于各所述UWB基站的反饋的信號接收時間，以及各所述UWB基站在所述預設地圖對應的空間環境的位置，確定所述目標對象的初始位姿。