[發明專利]一種基于視覺慣性里程計的UWB三維尋物方法和裝置

在審

• 申請號: 202110972559.0
• 申請日: 2021-08-24
• 公開（公告）號: CN113865584A
• 公開（公告）日: 2021-12-31
• 發明（設計）人: 莊園;曹曉祥;陳少華
• 申請（專利權）人: 知微空間智能科技（蘇州）有限公司
• 主分類號: G01C21/16
• 分類號: G01C21/16;G01C21/20;G01C11/02;H04W64/00
• 代理公司: 蘇州創元專利商標事務所有限公司 32103
• 代理人: 范晴

1.一種基于視覺慣性里程計的UWB三維尋物方法，其特征在于，由三維尋物系統的控制器執行，所述三維尋物系統包括設置在智能終端內的慣性傳感器、UWB定位單元、單目相機以及設置在待搜索物品上的UWB標簽，所述慣性傳感器用于測量所述智能終端移動過程中的加速度、角速度信息，所述UWB定位單元與所述UWB標簽通信連接，用于發射UWB脈沖信號和接收所述UWB標簽發送的脈沖信號，所述方法包括：

基于慣性導航系統和視覺里程計來確定所述智能終端在不同檢測位置上的位姿數據，并將相鄰間距大于距離閾值的至少四個檢測位置作為虛擬基站的建立位置；

根據所述UWB定位單元收發到的UWB標簽的脈沖信號，確定各所述虛擬基站與所述待搜索物品之間的距離；

根據各所述虛擬基站的坐標信息和各所述虛擬基站與待搜索物品之間的距離，確定待搜索物品的三維位置信息。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，基于慣性導航系統和視覺里程計來確定所述智能終端在不同檢測位置上的位姿數據，包括：

從所述單目相機采集的圖像流中確定關鍵幀圖像；

對所述關鍵幀圖像之間的慣性傳感器數據進行預積分，確定所述智能終端的第一位姿數據；

基于視覺里程計，根據所述關鍵幀圖像確定所述智能終端的第二位姿數據；

對所述第一位姿數據和所述第二位姿數據進行初始化，以得到所述智能終端的位姿數據；

對所述智能終端的位姿數據進行優化，以得到所述智能終端的最終位姿數據。

3.根據權利要求2所述的方法，其特征在，基于視覺里程計，根據所述關鍵幀圖像確定所述智能終端的第二位姿數據，包括：

提取所述關鍵幀圖像中的特征點；

將所述關鍵幀圖像對應的特征點進行特征匹配以解算出所述單目相機的位姿數據，并將所述單目相機的位姿數據作為所述智能終端的第二位姿數據。

4.根據權利要求3所述的方法，其特征在于，若所述關鍵幀圖像中的特征點稀疏或者關鍵幀圖像模糊時，則采用深度估計神經網絡來確定所述單目相機的位姿數據。

5.根據權利要求3所述的方法，其特征在于，對所述第一位姿數據和所述第二位姿數據進行初始化，以得到所述智能終端的位姿數據，包括：

對所述第二位姿數據進行初始化，解算出所述單目相機的相對位姿數據；

將所述單目相機的相對位姿數據與所述第一位姿數據進行對齊，以得到所述智能終端的位姿數據。

6.根據權利要求4所述的方法，其特征在于，對所述智能終端的位姿數據進行優化，以得到所述智能終端的最終位姿數據，包括：

基于滑動窗口的視覺慣導對所述智能終端的位姿數據進行局部優化，以得到局部優化后的位姿數據；

檢測所述智能終端的移動軌跡是否為閉合軌跡；

若是，則對所述局部優化后的位姿數據進行全局優化，將全局優化得到的位姿數據作為所述移動終端的最終位姿數據；

若否，則將所述局部優化后的位姿數據作為所述移動終端的最終位姿數據。

7.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，根據所述UWB定位單元收發到的UWB標簽的脈沖信號，確定各所述虛擬基站與所述待搜索物品之間的距離，包括：

基于雙邊雙向測距模式，根據所述UWB定位單元收發到的UWB標簽的脈沖信號，確定各所述虛擬基站與所述待搜索物品之間的距離。

8.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，根據各所述虛擬基站的坐標信息和各所述虛擬基站與所述待搜索物品之間的距離，確定所述待搜索物品的三維位置信息，包括：

基于信號到達時間差的定位算法，根據各所述虛擬基站的坐標信息和各所述虛擬基站與所述待搜索物品之間的距離，采用殘差校正法計算所述待搜索物品的三維位置信息。