[發明專利]一種基于魚眼視覺和慣性測量的目標定位方法及裝置

有效

• 申請號: 202010693248.6
• 申請日: 2020-07-17
• 公開（公告）號: CN111623773B
• 公開（公告）日: 2022-03-04
• 發明（設計）人: 王冬生;李軍;褚文博;林昱;楊文
• 申請（專利權）人: 國汽（北京）智能網聯汽車研究院有限公司
• 主分類號: G01C21/16
• 分類號: G01C21/16;G01C11/02;G01C11/04;G01C21/20
• 代理公司: 北京三聚陽光知識產權代理有限公司 11250
• 代理人: 沈惠娟

本發明提供了一種基于魚眼視覺和慣性測量的目標定位方法及裝置，其中，該方法包括：獲取目標對象當前幀的魚眼圖像數據和慣性測量數據，魚眼圖像數據為采用魚眼相機拍攝到的圖像數據；根據慣性測量數據獲取目標對象在當前幀的第一位姿和第一速度；從當前幀的魚眼圖像數據提取視覺特征；獲取局部地圖中距離第一位姿第一預設范圍內的與視覺特征相對應的第一地圖點；利用第一優化函數計算目標對象在最小誤差下的第二位姿，其中，誤差包括第一地圖點在當前幀的魚眼圖像數據的重投影誤差。本發明利用魚眼相機大視場感知的優勢，可以在局部地圖中匹配到更多的地圖點，提升了定位準確度，并且無需對魚眼圖像數據進行畸變校正，減小了定位時的計算量。

技術領域

本發明涉及同步定位與建圖領域，具體涉及一種基于魚眼視覺和慣性測量的目標定位方法及裝置。

背景技術

隨著人工智能技術的飛速發展，自動駕駛領域的研究成為了當前的研究熱點，對車輛的精準定位是自動駕駛領域必不可少的研究方向。同時定位與地圖創建(Simultaneous Localization and Mapping,SLAM)是指移動機器人在未知環境中利用機身傳感器對環境進行感知的同時構建高精度地圖并定位自身位置的技術，是自動駕駛平臺實現高精度定位的關鍵技術之一。目前SLAM定位系統主要分為純激光雷達方案、純視覺方案、多種傳感器融合方案，其中激光雷達存在成本較高，環境表達弱等問題，純視覺方案存在圖像處理量巨大、受光線條件限制較大等問題，因此如何設計可以提供高精度、數據處理量小的多種傳感器融合方案為亟需解決的問題。

中國專利CN109520497A公開了一種基于視覺和imu的無人機自主定位方法，其具體公開了：對imu獲取到的加速度信息和角速度信息的預積分處理，得到位置信息、速度信息和旋轉信息；基于視覺信息求解位姿，將其與imu預積分得到的信息進行配準，更新預積分的值；在滑動窗口中對視覺-慣性位姿估計數據進行聯合優化，得到精度較高的位姿。發明人發現，由于該方案中采用的是單目視覺數據，而普通單目的觀測范圍窄，觀測的環境信息量少，導致定位精度不高且穩定性差。另外該方案還需要先對該單目視覺數據做畸變校正處理，算法需要處理的數據量大，進而增加了整個系統的計算成本。

發明內容

因此，本發明要解決的技術問題在于克服現有單目視覺定位方案中定位精度不高，穩定性差的不足，以及現有技術中數據處理量大導致系統計算成本高的缺陷，從而提供一種基于魚眼視覺和慣性測量的目標定位方法及裝置。

本發明第一方面提供了一種基于魚眼視覺和慣性測量的目標定位方法，包括：獲取目標對象當前幀的魚眼圖像數據和慣性測量數據，當前幀的魚眼圖像數據和慣性測量數據的時間戳相同，魚眼圖像數據為采用魚眼相機拍攝到的圖像數據；根據慣性測量數據和目標對象的前一幀的位姿獲取目標對象在當前幀的第一位姿和第一速度，第一位姿包括第一位置和第一姿態；從當前幀的魚眼圖像數據提取視覺特征；獲取局部地圖中距離第一位姿第一預設范圍內的與視覺特征相對應的第一地圖點；利用第一優化函數基于第一地圖點、第一位姿、第一速度、慣性測量單元的第一偏置計算目標對象在最小誤差下的第二位姿，以對第一位姿進行優化，其中，誤差包括第一地圖點在當前幀的魚眼圖像數據的重投影誤差，以及慣性測量變量誤差。

可選地，在本發明提供的基于魚眼視覺和慣性測量的目標定位方法中，利用第一優化函數基于第一地圖點、第一位姿、第一速度、慣性測量單元的第一偏置計算目標對象在最小誤差下的第二位姿之后，還包括：根據第二位姿確定第一地圖點中與第二位姿相匹配的地圖點的數量；若第一地圖點的數量小于預設閾值，或第一地圖點中與第二位姿相匹配的地圖點的數量小于預設閾值，獲取局部地圖中距離第一位姿第二預設范圍內的與視覺特征相對應的第二地圖點；利用第一優化函數基于第二地圖點、第一位姿、第一速度、慣性測量單元的第一偏置重新計算目標對象在最小誤差下的第二第二位姿，以對第一位姿進行優化。