[发明专利]可缩放3D地图绘制系统

说明书

本申请涉及可缩放3D地图绘制系统。本发明揭示一种用于多客户端同时定位与地图绘制的系统、设备和方法。追踪和绘制可由多个客户端中的每一者在本地独立地执行。在可配置时间点，可将地图数据发送到服务器以用于拼接和融合。响应于成功拼接和融合到所述服务器已知的一或多个地图，可将与所述服务器的地图有关的已更新的定位及定向信息发送回到所述客户端。客户端可利用所述所接收的服务器位置数据更新其本地地图数据。客户端可从所述服务器接收额外地图数据，所述地图数据可用于扩展所述客户端的地图。客户端可向所述服务器发送针对3D地图的查询，且所述查询可包含元数据。

分案申请的相关信息

本申请是申请号为201580069158.7、申请日为2015年12月1日、发明名称为“可缩放3D地图绘制系统”的中国发明专利申请的分案申请。

相关申请案的交叉参考

本申请案主张2015年9月22日申请的标题为“可缩放3D地图绘制系统(SCALABLE3D MAPPING SYSTEM)”的美国专利申请案第14/862,050号、2015年7月9日申请的标题为“多客户端同时定位与地图绘制(MULTIPLE CLIENT SLAM)”的美国临时申请案第62/190,702号和2014年12月19日申请的标题为“多用户同时定位与地图绘制(MULTIPLE USER SLAM)”的美国临时申请案第62/094,900号的优先权益，所述申请案以引用的方式并入本文。

技术领域

本文所揭示的标的物大体上涉及具有多个客户端的计算机视觉技术和3D地图实施方案。

背景技术

计算机视觉是包含用于获取、分析、处理和理解图像(例如，现实世界图像捕捉)以提供事件或结果的方法和系统的领域。举例来说，一个计算机视觉技术是同时定位与地图绘制(SLAM)，其可处理单个相机的输入且随着相机以六自由度(6DOF)移动而连续地建立环境的三维(3D)模型(例如，重建构的地图)。SLAM系统可在绘制3D模型的同时追踪相机相对于3D模型的位姿。基于关键帧的视觉SLAM系统可处理经分开选择的来自传入的相机图像流或馈入的帧。基于关键帧的视觉SLAM系统采用一般相机运动且应用运动恢复结构(structure-from-motion)技术来创建3D特征地图。

现代基于关键帧的计算机视觉(例如，SLAM)系统将工作细分为并行追踪与绘制(PTAM)线程。追踪与绘制线程两者可并行但异步地予以处理。追踪线程可以全帧速率执行，而绘制通常在计算上更密集且因此更慢。针对大区域的缩放计算机视觉和使多个客户端/用户或机器人参与计算机视觉工作的处理产生将两个或更多个单独的地图片/段拼接在一起的需要。一般来说，拼接是指从两个或更多个地图发现重叠部分且确定对应的7DOF相似变换(由3DOF定向、3DOF定位和1D缩放构成)。如果地图中的一者比其它者覆盖大出许多的面积，那么这有时被称为“位置识别”。在成功拼接或位置识别之后，可执行地图融合。地图融合(或简称为“融合”)通常描述处理来自单独地图的数据或信息以组合为单个地图。举例来说，可通过应用于来自单独源地图的图像信息的运动恢复结构(SfM)技术的形式执行融合。

相对于一些类型的计算机视觉技术，追踪、绘制、拼接和融合这四个任务可能随着额外数据或信息被处理而具有增大的计算需求。为了支持许多地图，单个独立用户/客户端可能不能够处理与追踪、绘制、拼接和融合相关联的所有数据。然而，将绘制分担给服务器可能使客户端变得在内容方面依赖服务器。客户端可能依赖连接到服务器以产生实时本地地图相依内容。举例来说，此类内容可用于增强现实(AR)应用。另外，服务器上的地图通常不可缩放或没有很好地组织。因此，改善技术合乎需要。

发明内容