[發(fā)明專利]一種機(jī)器人視覺導(dǎo)航中視覺里程計構(gòu)建方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010939522.3
• 申請日: 2020-09-09
• 公開（公告）號: CN112184763A
• 公開（公告）日: 2021-01-05
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 謝非;郭釗利;劉益劍;陸飛;梅一劍;何逸;盧毅;吳俊;章悅;汪璠
• 申請（專利權(quán)）人: 南京師范大學(xué)鎮(zhèn)江創(chuàng)新發(fā)展研究院;南京師范大學(xué)
• 主分類號: G06T7/246
• 分類號: G06T7/246;G06T7/73;G06T7/80;G01C22/00
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務(wù)所 32237
• 代理人: 于瀚文;胡建華

本發(fā)明提供了一種機(jī)器人視覺導(dǎo)航中視覺里程計構(gòu)建方法，包括：提取圖像特征點(diǎn)；獲取物體邊界框的位置；判斷提取到的特征點(diǎn)是否在檢測得到的物體邊界框內(nèi)，若不是，則剔除特征點(diǎn)；若在物體邊界框內(nèi)，則通過光流跟蹤物體邊界框內(nèi)的特征點(diǎn)，并通過光流極線法進(jìn)行動態(tài)點(diǎn)的判斷，若物體邊界框內(nèi)動態(tài)點(diǎn)數(shù)目大于閾值，則認(rèn)為該物體邊界框內(nèi)物體是運(yùn)動的，將其中所有特征點(diǎn)剔除。若未超過閾值，則認(rèn)為該物體邊界框內(nèi)物體是靜止的，物體邊界框內(nèi)的特征點(diǎn)是有效特征點(diǎn)。根據(jù)有效特征點(diǎn)估算相機(jī)運(yùn)動軌跡，恢復(fù)出相機(jī)旋轉(zhuǎn)和平移運(yùn)動，估計出相機(jī)位姿，完成視覺里程計的構(gòu)建。本發(fā)明解決了動態(tài)環(huán)境下位姿估計的不準(zhǔn)確問題,提高了定位精度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及視覺導(dǎo)航及圖像處理的技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種機(jī)器人視覺導(dǎo)航中視覺里程計構(gòu)建方法。

背景技術(shù)

機(jī)器人進(jìn)入未知環(huán)境后實現(xiàn)定位和導(dǎo)航功能離不開視覺里程計，視覺里程計指通過機(jī)器視覺技術(shù)，處理分析連續(xù)視頻序列幀圖像以完成對移動相機(jī)的位置及姿態(tài)估計，實現(xiàn)導(dǎo)航及定位功能。傳統(tǒng)的視覺里程計在動態(tài)環(huán)境下魯棒性與精度較差，場景中的運(yùn)動物體會造成位姿估計中特征點(diǎn)的誤匹配，進(jìn)而影響定位精度與建圖的準(zhǔn)確性，受外部環(huán)境中移動物體特征點(diǎn)的干擾較大。

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明目的：為解決背景技術(shù)中存在的技術(shù)問題，本發(fā)明提出一種機(jī)器人視覺導(dǎo)航中視覺里程計構(gòu)建方法，包括如下步驟：

步驟1，讀取原始圖像，通過雙閾值法提取特征點(diǎn)并獲得特征點(diǎn)的位置；

步驟2，通過YOLOv3算法【可參考“Redmon J,Farhadi A.YOLOv3:an incrementalimprovement[OL].[2018-04-08].”】對原始圖像進(jìn)行目標(biāo)檢測，獲取物體邊界框的位置；

步驟3，根據(jù)特征點(diǎn)的位置及物體邊界框的位置，判斷特征點(diǎn)是否在物體邊界框內(nèi)，剔除不在物體邊界框內(nèi)的特征點(diǎn)，獲得在物體邊界框內(nèi)的特征點(diǎn)；

步驟4，對物體邊界框內(nèi)的特征點(diǎn)進(jìn)行光流跟蹤，獲取在物體邊界框內(nèi)特征點(diǎn)的運(yùn)動位置；

步驟5，根據(jù)步驟4得到的運(yùn)動位置，通過光流極線法進(jìn)行動態(tài)特征點(diǎn)的判定，判斷在物體邊界框內(nèi)的特征點(diǎn)是靜態(tài)特征點(diǎn)還是動態(tài)特征點(diǎn)；

步驟6，根據(jù)所述的物體邊界框內(nèi)的動態(tài)特征點(diǎn)來判斷物體運(yùn)動情況，當(dāng)物體邊界框內(nèi)動態(tài)特征點(diǎn)的數(shù)目達(dá)到一定閾值，則判定該物體邊界框內(nèi)物體是運(yùn)動的，剔除物體邊界框內(nèi)所有的特征點(diǎn)，獲取靜態(tài)物體特征點(diǎn)，即為有效特征點(diǎn)；

步驟7，根據(jù)有效特征點(diǎn)估算相機(jī)運(yùn)動軌跡，恢復(fù)出相機(jī)旋轉(zhuǎn)和平移運(yùn)動，估計出相機(jī)位姿，完成視覺里程計的構(gòu)建；

本發(fā)明中，步驟1包括如下步驟：

步驟1-1：在原始圖像中任取二十個像素p₁,p₂......p₂₀，p₂₀表示選取的第20個像素，分別檢測出它們的亮度Ip₁,Ip₂......Ip₂₀，設(shè)定閾值Tp₁：

Ip_i為所取的第i個像素點(diǎn)的亮度，i取值為1～20；

步驟1-2：在原始圖像上任意選取像素p，檢測出它的亮度Ip，設(shè)定閾值Tp₂，Tp₂為Ip的20％；

步驟1-3：以像素p為中心選取半徑為3的圓上16個像素點(diǎn)；