[發明專利]視覺與高精地圖匹配定位的快速優化方法、系統及介質

在審

• 申請號: 202210085360.0
• 申請日: 2022-01-25
• 公開（公告）號: CN114494435A
• 公開（公告）日: 2022-05-13
• 發明（設計）人: 江昆;楊殿閣;溫拓樸;楊蒙蒙;唐雪薇;黃健強;黃琪杰
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: G06T7/73
• 分類號: G06T7/73;G06N3/04;G01S19/45;G01C21/30
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司 11245
• 代理人: 孫楠

本發明涉及一種視覺與高精地圖匹配定位的快速優化方法、系統及介質，其包括：實時獲取單目圖像信息及GNSS信號；將所述單目圖像信息進行感知處理后，得到圖像感知的地圖元素結果；根據所述GNSS信號得到地圖中車輛周圍的地圖定位元素；將所述地圖元素結果和所述車輛周圍的地圖定位元素進行地圖匹配計算，得到全局六自由度位姿，作為地圖匹配定位的優化結果。本發明對智能網聯汽車的應用場景，能夠降低定位計算復雜度，適配算力更低的計算平臺。

技術領域

本發明涉及一種智能網聯汽車環境感知領域，特別是關于一種視覺與高精地圖匹配定位的快速優化方法、系統及介質。

背景技術

智能網聯汽車行駛需對周圍環境和自身狀態進行準確的感知以支撐后續的決策和控制。而對自身位姿的準確估計也正是智能網聯車進行軌跡規劃、控制等功能的基礎。基于GPS的被動位姿估計估計受到衛星信號的限制，難以支撐高級別自動駕駛的全部行駛工況。一種低成本的方案是使用相機圖像和高精度地圖進行匹配，從而進行定位。然而視覺和高精度地圖的匹配計算通常計算量較大，對計算設備的算力有較高的要求。因此本發明提出一種視覺和高精度地圖匹配定位的快速求解方法，從而降低計算的復雜度，從而適用與算力更低的嵌入式計算平臺。

發明內容

針對上述問題，本發明的目的是提供一種視覺與高精地圖匹配定位的快速優化方法、系統及介質，針對智能網聯汽車的應用場景，能夠降低定位計算復雜度，適配算力更低的計算平臺。

為實現上述目的，本發明采取以下技術方案：一種視覺與高精地圖匹配定位的快速優化方法，其包括：實時獲取單目圖像信息及GNSS信號；將所述單目圖像信息進行感知處理后，得到圖像感知的地圖元素結果；根據所述GNSS信號得到地圖中車輛周圍的地圖定位元素；將所述地圖元素結果和所述車輛周圍的地圖定位元素進行地圖匹配計算，得到全局六自由度位姿，作為地圖匹配定位的優化結果。

進一步，所述將所述單目圖像信息進行感知處理，包括：將所述單目圖像信息進行放縮到預先設定的大小后，輸入神經網絡進行前向計算，得到圖像感知的地圖元素結果。

進一步，所述根據所述GNSS信號得到地圖中車輛周圍的地圖定位元素，包括：

以所述GNSS信號為中心，按照預先設定的半徑為搜索范圍；

在地圖中，對于車道線和燈桿元素，判斷該元素是否在該搜索范圍內，若符合，則作為定位元素輸出。

進一步，所述定位元素確定后，采用三維點描述所述定位元素，并對一系列三維點進行線性插值，使所有的定位元素都用采樣點來統一描述。

進一步，所述地圖匹配計算包括：

將所述地圖元素結果和所述地圖定位元素進行匹配代價函數的計算；

將所述匹配代價函數壓縮，通過近似匹配代價函數進行匹配計算的簡化，降低計算復雜度；

通過簡化的匹配計算得到全局的定位結果。

進一步，所述匹配代價函數的計算，包括：

將所述地圖元素結果進行距離變換，根據相機內參矩陣以及相機的初始位姿，得到地圖要素三維點的匹配代價函數；

對所有地圖采樣點的匹配代價函數求和得到地圖匹配代價結果。

進一步，所述將所述匹配代價函數壓縮，包括：

計算整體的代價函數關于相機的初始位姿的偏導數；

根據所述偏導數計算觀測海森矩陣H和觀測殘差向量b；

對所述觀測海森矩陣H做Cholesky分解，將代價函數變換為以觀測雅可比矩陣J_*為偏導數，觀測殘差向量r_*為殘差的匹配代價函數；