[發明專利]一種起重機慣性視覺組合定位方法

在審

• 申請號: 202211023413.2
• 申請日: 2022-08-25
• 公開（公告）號: CN115615424A
• 公開（公告）日: 2023-01-17
• 發明（設計）人: 何禎鑫;劉忠業;安小逸;于傳強;王欣;馮永保;韓小霞;李良
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍火箭軍工程大學
• 主分類號: G01C21/16
• 分類號: G01C21/16;G01C21/20
• 代理公司: 西安方諾專利代理事務所(普通合伙) 61285
• 代理人: 景麗娜

本發明公開了一種起重機慣性視覺組合定位方法，包括步驟一：采集同步IMU數據與相機圖像并進行預處理；步驟二：提取相機圖像中的特征點；步驟三：進行光流跟蹤匹配；步驟四：對IMU數據預處理；步驟五：進行視覺慣性聯合初始化；步驟六：構建關鍵幀數據庫；步驟七：對滑動窗口進行優化；驟八：進行回環檢測和全局優化；本方法采用視覺與慣性測量單元數據的融合算法相較于單一傳感器算法能夠優勢互補，保證系統魯棒性；針對復雜環境，使用相機與慣性測量單元進行信息融合，通過提取多尺度特征點與雙向光流的方式加強特征點識別度，改善系統在復雜環境狀態下特征點精度的問題，提高了系統在該環境下的魯棒性，具有定位精度高和魯棒性好的特點。

技術領域

本發明涉及起重機定位技術領域，具體涉及一種起重機慣性視覺組合 定位方法。

背景技術

橋式起重機被廣泛應用到各行各業，是重要的轉載設備，在使用過程 中，由于起重機整體工作環境較為復雜，容易發生人員與吊重或機器與吊 重之間的碰撞等突發事故，避免較為困難，是主要的安全隱患；

起重機小車定位系統是起重機自動化控制的基礎條件之一，然而現有 技術中，小車定位系統的工作方式比較落后，通常定位方式是依托于傳統 小車傳動機械結構進行定位，例如配合編碼器等傳感器部件進行小車定 位，但是機械傳動過程中，難免會出現傳動誤差和損失，這些誤差長期的 積累則容易導致大的誤差發生，影響起重設備的工作穩定性和效率；

此亟需一種能夠對起重機小車進行精準定位的方法，以保證起重機小 車的正常穩定運行。

發明內容

針對上述存在的問題，本發明旨在提供一種起重機慣性視覺組合定位 方法，本方法采用視覺與慣性測量單元數據的融合算法相較于單一傳感器 算法能夠優勢互補，保證系統的強魯棒性；針對復雜環境，使用相機與慣 性測量單元進行信息融合，通過提取多尺度特征點與雙向光流的方式加強 特征點識別度，改善系統在復雜環境狀態下特征點精度不足的問題，提高 了系統在該環境下的魯棒性，具有定位精度高和魯棒性好的特點。

為了實現上述目的，本發明所采用的技術方案如下：

一種起重機慣性視覺組合定位方法，包括

步驟一：在起重機工作過程中，采集同步IMU數據與相機圖像，并 對采集的圖像和IMU數據進行預處理；

步驟二：采用多尺度特征點檢測方法提取增強后的相機圖像中的特征 點；

步驟三：對提取到的亞像素特征點進行光流跟蹤匹配；

步驟四：對同步IMU數據進行預處理；

步驟五：對獲得的圖像特征點和預處理后的IMU預積分模型進行視 覺慣性聯合初始化；

步驟六：對經視覺慣性聯合初始化后的圖像的關鍵幀進行選取，構建 關鍵幀數據庫；

步驟七：采用滑動窗口的優化方式對滑動窗口內的視覺慣性信息進行 優化；

步驟八：在獲取關鍵幀數據庫和優化滑動窗口后，進行回環檢測和全 局優化，完成起重機定位過程。

優選的，步驟一所述的對采集圖像進行與處理的過程為采用自適應直 方圖均衡化的方法對圖像進行均衡化，其過程包括

S101.采用自適應直方圖均衡化的方法，將模板W在采集的圖像A上 逐行進行移動，并且模板W的中心c(x₀,y₀)對應圖像A上的點f(x₀,y₀)；