[發(fā)明專利]一種多傳感器融合的室內(nèi)外定位方法及系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110083601.3
• 申請(qǐng)日: 2021-01-21
• 公開（公告）號(hào): CN112767482B
• 公開（公告）日: 2022-09-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 周有杰;萬熠;梁西昌;侯嘉瑞;李亞男;鞠昆廷;秦齊;賀翔;李慶民;陳飛
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 山東大學(xué)
• 主分類號(hào): G06T7/73
• 分類號(hào): G06T7/73;G06T7/13;G06T5/50;G06T17/05;G06T19/20;G06T3/00;G01S19/43
• 代理公司: 濟(jì)南圣達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 37221
• 代理人: 陳曉敏

本發(fā)明涉及一種多傳感器融合的室內(nèi)外定位方法及系統(tǒng)，包括以下步驟：對(duì)獲取的RGB圖像和depth圖像進(jìn)行特征采集和處理，生成邊緣圖像金字塔；計(jì)算DT距離矩陣，對(duì)邊緣圖像金子塔進(jìn)行處理，生成DT距離矩陣金字塔；對(duì)RGB圖像和depth圖像當(dāng)前幀的邊緣特征進(jìn)行投影操作，確定當(dāng)前幀和關(guān)鍵幀的投影關(guān)聯(lián)范圍。將投影關(guān)聯(lián)范圍內(nèi)的邊緣特征映射到關(guān)鍵幀的DT距離矩陣上，確定重投影誤差；根據(jù)重投影誤差求解相對(duì)位姿信息；將接收的GPS數(shù)據(jù)與求解的相對(duì)位姿信息進(jìn)行融合得到定位信息，采用本發(fā)明的方法定位精度高。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及定位方法技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種多傳感器融合的室內(nèi)外定位方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

這里的陳述僅提供與本發(fā)明相關(guān)的背景技術(shù)，而不必然地構(gòu)成現(xiàn)有技術(shù)。

隨著機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展與提升，基于多傳感器融合的機(jī)器人定位技術(shù)逐漸成為機(jī)器人關(guān)鍵技術(shù)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。目前常用的定位傳感器包括GPS、IMU以及相機(jī)。而相機(jī)又包括單目相機(jī)、雙目相機(jī)以及深度相機(jī)。

目前大部分通過融合視覺、GPS以及IMU的信息實(shí)現(xiàn)最終的定位。目前在視覺方面大都使用點(diǎn)特征和線特征來進(jìn)行位姿估計(jì)。但這種特征容易受光照變化的影響，穩(wěn)定性不高。實(shí)現(xiàn)在申請(qǐng)?zhí)?020105268498的文獻(xiàn)中公開了一種邊緣定位方法，檢測(cè)拍攝圖像中是否包括樓梯；當(dāng)拍攝圖像中包括樓梯時(shí)，根據(jù)拍攝圖像提取樓梯邊緣信息；根據(jù)樓梯邊緣信息進(jìn)行邊緣定位，得到邊緣定位信息。然而發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，該方法使用的是單一的視覺傳感器，穩(wěn)定性不高，在大范圍場(chǎng)景下無法進(jìn)行高精度定位。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種多傳感器融合的室內(nèi)外定位方法，環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)，能夠?qū)崿F(xiàn)大場(chǎng)景范圍內(nèi)的高精度定位。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

第一方面，本發(fā)明的實(shí)施例提供了一種多傳感器融合的室內(nèi)外定位方法，包括以下步驟：

對(duì)獲取的RGB圖像和depth圖像進(jìn)行特征采集和處理，生成邊緣圖像金字塔；

計(jì)算DT距離矩陣，對(duì)邊緣圖像金子塔進(jìn)行處理，生成DT距離矩陣金字塔；

對(duì)RGB圖像和depth圖像當(dāng)前幀的邊緣特征進(jìn)行投影操作，確定當(dāng)前幀和關(guān)鍵幀的投影關(guān)聯(lián)范圍。

將投影關(guān)聯(lián)范圍內(nèi)的邊緣特征映射到關(guān)鍵幀的DT距離矩陣上，確定重投影誤差；

根據(jù)重投影誤差求解相對(duì)位姿信息；

將接收的GPS數(shù)據(jù)與求解的相對(duì)位姿信息進(jìn)行融合得到定位信息。

進(jìn)一步的，邊緣圖像金字塔的生成步驟為：

對(duì)RGB圖像和depth圖像進(jìn)行高斯金字塔操作；

采用canny算法提取RGB圖像和depth圖像金字塔中的邊緣特征，生成邊緣圖像金字塔。

進(jìn)一步的，確定當(dāng)前幀和關(guān)鍵幀的投影關(guān)聯(lián)范圍的具體步驟為：

基于圖像當(dāng)前幀邊緣信息及深度信息將當(dāng)前幀的邊緣特征進(jìn)行初始化；

將初始化后的當(dāng)前幀的邊緣特征根據(jù)旋轉(zhuǎn)矩陣和平移向量進(jìn)行投影，投影到設(shè)定的關(guān)鍵幀的DT距離矩陣金字塔上。

將關(guān)鍵幀的邊緣特征根據(jù)旋轉(zhuǎn)矩陣和平移向量反投影到當(dāng)前幀中；

根據(jù)兩次投影結(jié)果確定當(dāng)前幀和關(guān)鍵幀的投影關(guān)聯(lián)范圍。

進(jìn)一步的，重投影誤差的確定方法為：將投影關(guān)聯(lián)范圍內(nèi)的邊緣特征映射到關(guān)鍵幀的DT距離矩陣上后，根據(jù)當(dāng)前幀投影過去的邊緣點(diǎn)在DT距離矩陣上的位置確定投影誤差，并將所有邊緣點(diǎn)的投影誤差進(jìn)行加權(quán)，得到最終的重投影誤差。