[發明專利]一種基于無線融合信號的VSLAM閉環檢測方法

有效

• 申請號: 202111118659.3
• 申請日: 2021-09-24
• 公開（公告）號: CN113923599B
• 公開（公告）日: 2022-11-15
• 發明（設計）人: 黃河
• 申請（專利權）人: 江蘇京芯光電科技有限公司
• 主分類號: H04W4/021
• 分類號: H04W4/021;H04W4/029;H04W4/80;G06V20/52;G06V10/40
• 代理公司: 南京鐘山專利代理有限公司 32252
• 代理人: 戴朝榮

本發明公開了一種基于無線融合信號的VSLAM閉環檢測方法，屬于視覺導航技術領域。該VSLAM閉環檢測方法將藍牙信號發射器位置坐標和WiFi信號發射器位置坐標進行權值歸一化處理后，獲取參考點坐標，并通過參考點和和藍牙信號接收端的可取區域中WiFi信號強度均值最強的WiFi信號強度均值構建無線融合信號指紋，通過無線融合信號指紋定位藍牙信號接收端的可選區域對空間場景的分區，將信號強度序列加入了場景圖像信息中，使得新獲取的場景圖像不需要與地圖中所有的關鍵幀進行匹配，減少了閉環檢測的搜索區域，減少了當前場景圖像匹配所需要的計算量，提升了VSLAM的運行效率以及VSLAM閉環檢測的定位精度。

技術領域

本發明屬于視覺導航技術領域，具體地涉及一種基于無線融合信號的VSLAM閉環檢測方法。

背景技術

在VSLAM系統中，新的場景圖像都需要與之前的場景圖像之間進行相似度的計算。如果兩個場景圖相似度高于相似度閾值，則放棄該場景圖像，低于閾值，那么就需要通過VSLAM閉環檢測模塊來檢測終端在運行過程中是否發生了閉環。倘若通過閉環判斷出移動終端在實驗場景的運行過程中發生了閉環，那么閉環檢測模塊就會將判斷信息傳遞給后端優化，從而能夠在后續的建圖模塊中添加新的地圖節點并進行新老節點之間的重新連線。

利用傳統的詞袋模型輔助VLSAM閉環檢測時，每一個新插入的關鍵幀都要與地圖中已經存在的所有關鍵幀進行匹配。隨著視覺SLAM系統的不斷運行，整個系統中的圖片數量會急劇的增長，使得整個的計算量大幅增加，增加了耗時，導致整個VSLAM系統閉環檢測的準確率和實效性都降低了。

發明內容

針對現有技術中存在的問題，本發明提供了一種基于無線融合信號的VSLAM閉環檢測方法。該VSLAM閉環檢測方法通過在定位區域確定無線融合信號指紋，只需將空間場景圖像與對應定位區域的無線融合信號指紋進行匹配，大大減小了閉環檢測的計算量，并提高了檢測精度。

為實現上述目的，本發明采用如下技術方案：一種基于無線融合信號的VSLAM閉環檢測方法，在空間場景中布設有移動的無線信號接收端與無線信號發射器，所述無線信號發射器包括：藍牙信號發射器和WiFi信號發射器，所述VSLAM閉環檢測方法具體包括如下步驟：

(1)對無線信號接收端接收到的無線信號強度進行卡爾曼濾波預處理，得到無線信號強度均值集合；本發明中無線信號強度均值集合包括：藍牙信號強度均值集合和WiFi信號強度均值集合；

(2)利用藍牙信號強度均值集合以及WiFi信號強度均值集合，根據無線信號傳播測距模型，計算各個藍牙信號發射器、WiFi信號發射器到無線信號接收端之間的距離，根據極大似然估計模型，記錄四個最短距離對應的藍牙信號發射器位置坐標和WiFi信號發射器位置坐標，通過藍牙信號發射器位置坐標估計出藍牙信號接收端的可取區域，通過WiFi信號發射器位置坐標估計出WiFi信號接收端的可取區域；并通過對藍牙信號發射器位置坐標和WiFi信號發射器位置坐標進行權值歸一化處理，得到融合位置坐標作為參考點坐標；

(3)將參考點坐標和藍牙信號接收端的可取區域中WiFi信號強度均值最強的WiFi信號強度均值共同組成無線融合信號指紋；

(4)移動無線信號接收端，重復步驟(1)-(3)，獲得無線融合信號指紋庫；

(5)通過無線融合信號指紋庫中藍牙信號接收端的可選區域對空間場景進行劃分，若當前場景圖像在藍牙信號接收端的可選區域內，計算當前場景圖像與對應藍牙信號接收端的可選區域內參考點的歐式距離，當所述歐式距離小于閾值時，將當前場景圖像作為閉環幀。

進一步地，所述無線信號傳播測距模型具體為：

其中，P_L(d)表示無線信號強度均值，d表示無線信號接收端到無線信號發射器之間的距離，f表示無線信號頻率，表示無線信號穿透損耗補償，X_σ表示高斯正態分布的隨機分布變量。