[發(fā)明專利]視覺慣性實時初始化對準方法及系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011116439.2
• 申請日: 2020-10-19
• 公開（公告）號: CN112284381B
• 公開（公告）日: 2022-09-13
• 發(fā)明（設計）人: 郭建亞;李驪
• 申請（專利權）人: 北京華捷艾米科技有限公司
• 主分類號: G01C21/16
• 分類號: G01C21/16;G01C25/00
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 林哲生

1.一種視覺慣性實時初始化對準方法，其特征在于，包括：

獲取當前視覺幀，并獲取第k個視覺幀至所述當前視覺幀的連續(xù)n+1個視覺幀以及所述第k個視覺幀至所述當前視覺幀之間的慣性測量單元的測量數據，所述當前視覺幀為第k+n個視覺幀，k為自然數，n為正整數；所述視覺幀為相機拍攝的圖像幀；

基于視覺里程計方法計算視覺幀位姿，并對相鄰兩個視覺幀之間的慣性測量單元的測量數據進行預積分得到積分數據；

根據視覺幀位姿以及相機與慣性測量單元的外參獲得視覺幀對應的本體幀位姿；所述相機與慣性測量單元的外參為事先標定得到的相機與慣性測量單元的旋轉與平移關系參數；

利用所述積分數據和本體幀位姿建立線性方程組，并對所述線性方程組的系數矩陣和常數項進行迭代更新，其中，所述線性方程組的未知量為當前本體幀速度和初始視覺幀重力加速度；所述當前本體幀為當前視覺幀對應的本體幀；所述初始視覺幀為第0個視覺幀；

對迭代更新后的線性方程組進行求解，得到當前本體幀速度和初始視覺幀重力加速度；

若所述初始視覺幀重力加速度值的模值與當地重力加速度值的絕對誤差小于預設值，且n的值大于預設值，判定視覺慣性初始對準成功。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于視覺里程計方法計算視覺幀位姿，包括：

對視覺幀進行特征提取；

對相鄰的視覺幀進行特征匹配，獲得特征匹配信息；

根據所述特征匹配信息對相機進行運動估計，得到視覺幀位姿。

3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述對相鄰兩個視覺幀之間的慣性測量單元的測量數據進行預積分得到積分數據，包括：

獲取兩個連續(xù)的視覺幀以及與所述視覺幀對應的時間戳；

確定與所述時間戳對應的時間段內的多個慣性測量單元的測量值；

對所述測量值進行預積分計算，得到積分數據。

4.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述對所述線性方程組的系數矩陣和常數項進行迭代更新，包括：

根據第k+n幀的線性方程組的系數矩陣和常數項，生成第k+n+1幀的線性方程組的系數矩陣和常數項，所述第k+n幀包括第k+n個視覺幀以及所述第k+n個視覺幀對應的第k+n個本體幀，所述第k+n+1幀包括第k+n+1個視覺幀以及所述第k+n+1個視覺幀對應的第k+n+1個本體幀；

對所述系數矩陣和所述常數項進行迭代更新。

5.一種視覺慣性實時初始化對準系統(tǒng)，其特征在于，包括：

第一獲取單元，用于獲取當前視覺幀，并獲取第k個視覺幀至所述當前視覺幀的連續(xù)n+1個視覺幀以及所述第k個視覺幀至所述當前視覺幀之間的慣性測量單元的測量數據，所述當前視覺幀為第k+n個視覺幀，k為自然數，n為正整數；所述視覺幀為相機拍攝的圖像幀；

計算單元，用于基于視覺里程計方法計算視覺幀位姿，并對相鄰兩個視覺幀之間的慣性測量單元的測量數據進行預積分得到積分數據；

第二獲取單元，用于根據視覺幀位姿以及相機與慣性測量單元的外參獲得視覺幀對應的本體幀位姿；所述相機與慣性測量單元的外參為事先標定得到的相機與慣性測量單元的旋轉與平移關系參數；

更新單元，用于利用所述積分數據和本體幀位姿建立線性方程組，并對所述線性方程組的系數矩陣和常數項進行迭代更新，其中，所述線性方程組的未知量為當前本體幀速度和初始視覺幀重力加速度；所述當前本體幀為當前視覺幀對應的本體幀；所述初始視覺幀為第0個視覺幀；

求解單元，用于對迭代更新后的線性方程組進行求解，得到當前本體幀速度和初始視覺幀重力加速度；

判定單元，用于若所述初始視覺幀重力加速度值的模值與當地重力加速度值的絕對誤差小于預設值，且n的值大于預設值，判定視覺慣性初始對準成功。

6.根據權利要求5所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述計算單元包括：

提取子單元，用于對視覺幀進行特征提取；

匹配子單元，用于對相鄰的視覺幀進行特征匹配，獲得特征匹配信息；

估計子單元，用于根據所述特征匹配信息對相機進行運動估計，得到視覺幀位姿。