[發明專利]一種基于點與平面特征的SLAM實現方法及系統有效
| 申請號： | 202010615004.6 | 申請日： | 2020-06-30 |
| 公開（公告）號： | CN111709997B | 公開（公告）日： | 2023-03-24 |
| 發明（設計）人： | 張雪芹;李晨玥;曹濤;李翔宇 | 申請（專利權）人： | 華東理工大學;上海航天控制技術研究所 |
| 主分類號： | G06T7/73 | 分類號： | G06T7/73;G06F16/29;G01C21/20;G01C21/00 |
| 代理公司： | 上海科盛知識產權代理有限公司 31225 | 代理人： | 翁惠瑜 |
| 地址： | 200237 *** | 國省代碼： | 上海;31 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關鍵詞： | 一種 基于 平面 特征 slam 實現 方法 系統 | ||
1.一種基于點與平面特征的SLAM實現方法，其特征在于，包括：
跟蹤步驟，對傳感器數據進行ORB特征和平面特征提取并關聯，基于關聯結果進行幀間位姿優化確定新關鍵幀；
局部建圖步驟，由所述新關鍵幀產生對應的新地圖點和新平面，基于所述新關鍵幀、新地圖點和新平面實現局部優化；
回環檢測步驟，基于ORB特征的詞袋模型對每個關鍵幀進行回環檢測，實現全局優化；
所述平面特征的提取具體包括：
對由深度圖生成的點云進行法向量提取，將法向量夾角小于法向量夾角閾值threshnormal且平面參數d的差小于距離閾值threshd的點標記為同一標簽，得到平滑表面標簽圖，對所述平滑表面標簽圖中的每個分段進行最小二乘平面擬合，當平面的內點數量大于設置的閾值min_inliers時，為對應分段生成一個平面方程，提取獲得一個平面。
2.根據權利要求1所述的基于點與平面特征的SLAM實現方法，其特征在于，所述傳感器數據包括深度圖和彩色RGB圖，所述跟蹤步驟中對每一時刻的圖像對并行提取ORB特征和平面特征。
3.根據權利要求1所述的基于點與平面特征的SLAM實現方法，其特征在于，所述平面特征的提取還包括：
計算平面的曲率，過濾所述曲率大于最大曲率閾值max_curvature的平面。
4.根據權利要求1所述的基于點與平面特征的SLAM實現方法，其特征在于，所述關聯具體為：
使用點到平面的距離來表示兩平面之間的距離dis，當dis小于閾值disth時判斷兩平面法向量夾角是否小于閾值θth，則兩平面為同一平面。
5.根據權利要求1所述的基于點與平面特征的SLAM實現方法，其特征在于，所述幀間位姿優化中通過非線性優化ORB特征點的重投影誤差和平面誤差來計算位姿。
6.根據權利要求1所述的基于點與平面特征的SLAM實現方法，其特征在于，所述局部優化和全局優化均通過重投影誤差和平面誤差對關鍵幀、地圖點和平面路標進行優化。
7.一種基于點與平面特征的SLAM實現系統，其特征在于，包括：
跟蹤模塊，對傳感器數據進行ORB特征和平面特征提取并關聯，基于關聯結果進行幀間位姿優化確定新關鍵幀；
局部建圖模塊，由所述新關鍵幀產生對應的新地圖點和新平面，基于所述新關鍵幀、新地圖點和新平面實現局部優化；
回環檢測模塊，基于ORB特征的詞袋模型對每個關鍵幀進行回環檢測，實現全局優化；
所述平面特征的提取具體包括：
對由深度圖生成的點云進行法向量提取，將法向量夾角小于法向量夾角閾值threshnormal且平面參數d的差小于距離閾值threshd的點標記為同一標簽，得到平滑表面標簽圖，對所述平滑表面標簽圖中的每個分段進行最小二乘平面擬合，當平面的內點數量大于設置的閾值min_inliers時，為對應分段生成一個平面方程，提取獲得一個平面。
8.根據權利要求7所述的基于點與平面特征的SLAM實現系統，其特征在于，所述平面特征的提取還包括：
計算平面的曲率，過濾所述曲率大于最大曲率閾值max_curvature的平面。
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