[發明專利]一種基于地平面的單目視覺輔助激光雷達里程計方法

有效

• 申請號: 202011345746.8
• 申請日: 2020-11-26
• 公開（公告）號: CN112484746B
• 公開（公告）日: 2023-04-28
• 發明（設計）人: 彭道剛;戚爾江;晏小彬;王丹豪;歐陽海林;王永坤;高義民;潘俊臻
• 申請（專利權）人: 上海電力大學
• 主分類號: G01C22/00
• 分類號: G01C22/00;G01S17/86;G01S17/89
• 代理公司: 上?？剖⒅R產權代理有限公司 31225
• 代理人: 陳源源

1.一種基于地平面的單目視覺輔助激光雷達里程計方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1、從激光點云中分割出地面點云用于篩選圖像中的地面ORB特征點；

S2、對相鄰兩幀圖像中的地面ORB特征點進行匹配，進行共線特征點搜索并通過交比不變性驗證特征匹配的正確性，通過驗證后的特征匹配集合用于計算圖像之間的單應性變換矩陣；

S3、對單應性變換矩陣進行分解，并利用已知的相機高度，得到絕對尺度的估計相機運動；

S4、利用估計的相機運動對激光雷達自運動造成的點云畸變進行矯正；

S5、對矯正后的激光點云進行分割并提取直線和平面特征；

S6、將相鄰兩幀激光點云中的特征進行匹配，通過Levenberg-Marquardt算法迭代求解位姿，并利用相機運動先驗加速迭代過程；

所述步驟S1中，利用激光點云地面點提取圖像中的地面ORB特征需要將激光點云投影到圖像中，其計算表示式為：

其中，Q_i為激光點云中的地面點，為相機與激光雷達之間的標定矩陣，P₀為相機的投影矩陣，q_i為投影點的齊次像素坐標；

每一個激光投影點可以確定一個以其為中心，半徑為r的窗口，所有投影點窗口外的特征點首先被剔除；其次，若窗口中存在多個特征點，則比較它們的描述子差異，選擇描述子差異最大的特征點作為該窗口的地面特征點；

所述步驟S2中，單應性矩陣的計算表示式為：

e_i(H)＝ρ(d(x′_i,Hx_i))+ρ(d(x_i,H^-1x′_i))

其中，x_i和x′_i為兩幀圖像上經過校驗的匹配特征點，d(·)表示兩像素點的歐式距離，ρ(·)是為避免較大誤差主導優化方向而引入的魯棒核函數；

所述步驟S2中，特征校驗采用的交比不變性計算表示式為：

Cross(x₁,x₂,x₃,x₄)＝Cross(x′₁,x′₂,x′₃,x′₄)

其中，x₁,x₂,x₃,x₄為圖像中共線的4個特征點，x′₁,x′₂,x′₃,x′₄為另一圖像中匹配的4個特征點；交比定義為：

其中，在幾何上表示x_i到x_j的歐式距離。

2.根據權利要求1所述的一種基于地平面的單目視覺輔助激光雷達里程計方法，其特征在于，所述步驟S4中，點云畸變矯正后齊次坐標的計算表示式為：

其中，P_i為矯正前的激光點坐標，為通過相機圖像估計出的相機運動，為相機和激光雷達之間的標定矩陣，τ_i表示第i個時刻的時間。