[发明专利]一种基于地理信息的多子地图拼接特征融合方法

权利要求书

1.一种基于地理信息的多子地图拼接特征融合方法，其特征在于：具体包括如下步骤：

步骤一，对齐视觉传感器与高精度GPS信息；

步骤二，建立多个子地图与地理坐标系之间的映射关系；

步骤三，对所有子地图的三维特征点进行坐标变换；

步骤四，对所有子地图的关键帧位姿数据进行坐标变换；

步骤五，优化全局地图的关键帧与特征点；

在步骤二中，所述建立多个子地图与地理坐标系之间的映射关系为将多个位于不同视觉坐标系下的子地图与地理坐标系之间建立映射关系，映射模型如下：

定义视觉坐标系为O_v-X_vY_vZ_v，地理坐标系为O_g-X_gY_gZ_g，对于某关键帧图像对应的图像采集位置，在视觉坐标系下的坐标记为X_v＝(x_v,y_v,z_v)^T，对应的地理坐标系下坐标记为X_g＝(x_g,y_g,z_g)^T，则两者满足如下的相似变换关系：

X_g＝s_vgR_vgX_v+t_vg (2)

其中，s_vg为尺度因子且满足s_vg＞0，R_vg为三维空间内的旋转矩阵，t_vg＝(t_x,t_y,t_z)^T为平移向量；

根据上式(2)推导地理坐标系到视觉坐标系之间的变换关系为式(3)：

改写后得式(4)：

显然，式(4)为式(2)的逆变换，相似变换的逆变换满足如下等式：

2.根据权利要求1所述的一种基于地理信息的多子地图拼接特征融合方法，其特征在于：在步骤一中，所述对齐视觉传感器与高精度GPS信息为采用线性插值法对视觉关键帧与RTK进行对齐：推算t_k时刻采集图像的地理坐标，利用时间线找到离t_k时刻最近的RTK采集时刻和获得t_k时刻的地理坐标g(t_k)为：

3.根据权利要求1所述的一种基于地理信息的多子地图拼接特征融合方法，其特征在于：在步骤三中，所述对所有子地图的三维特征点进行坐标变换为将除第一个之外的子地图的三维特征点坐标进行变换，采用第一个子地图的特征点保持不变，变换其他子地图特征点坐标，以满足地理位置约束条件，其中，坐标变换关系求解如下：

设有N个子地图的情况，记(R_k,t_k,s_k)为第k个子地图视觉坐标系到地理坐标系之间的相似变换模型参数；设该子地图具有N_k个特征点，记X_kj为第j个特征点在该视觉坐标系下的位置坐标，记Y_kj为其在地理坐标系下的位置坐标，则有:

Y_kj＝s_kR_kX_kj+t_k (6)

根据式(4)将其变换到第一个子地图的视觉坐标系下，可得:

整理式(3)和式(4)得新的相似变换如下：

X′_kj＝s_k1R_k1X_kj+t_k1 (8)

其中，

对所有子地图的特征点位置进行式(8)和式(9)的坐标变换，即可获得与地理位置分布一致、与第一幅子地图尺度一致的全局地图特征点。