[发明专利]基于深度相机和IMU组合的室内移动终端定位方法

说明书

本发明公开了一种基于深度相机和IMU组合的室内移动终端定位方法，其实现步骤为：通过纯视觉三维重建和深度图像数据，确定滑动窗口内采集每帧灰度图像时深度相机在相机坐标系下的位姿；通过重力向量，确定深度相机在世界坐标系下的初始位姿；通过紧耦合的非线性优化，计算状态增量，确定深度相机的实时位姿；当检测到回环时，优化深度相机的位姿；通过移动终端与深度相机之间的相对位姿，得到移动终端的实时位姿。本发明在没有先验地图的室内环境下，仅依靠自身搭载的传感器实现实时定位，提高了定位系统的便携性，节省了先验地图所占的存储空间。

技术领域

本发明属于通信技术领域，更进一步涉及同步定位与建图技术领域中的一种基于深度相机和惯性测量单元IMU(Inertial Measurement Unit)组合的室内移动终端定位方法。本发明可用于对室内环境下自主移动终端的定位及跟踪，实时显示终端的位姿和运动轨迹。

背景技术

同步定位与建图技术(Simultaneous Localization and Mapping，SLAM)是指移动终端仅依靠自身传感器获取实时位姿信息的技术。其广泛应用于虚拟现实、自动驾驶、位置服务等与人类生活息息相关的新兴科技领域。目前，针对室外移动终端的定位技术(如GPS定位)已经非常成熟，定位技术市场需求的重心逐渐转移到GPS无法正常使用的室内环境中。统计表明，室内自主移动终端数量在近几年呈现爆发式增长，因此针对室内环境下定位服务的前景非常广阔。但是，就目前室内定位技术的发展状况来看，由于室内通常存在活动空间狭小、周围环境复杂等问题，且移动终端所搭载的传感器具有价格、体积、质量等制约因素，无法满足人们对室内定位的要求，在一定程度上影响了室内定位技术的进一步发展。

哈尔滨工业大学在其申请的专利文献“基于logo的双目视觉室内定位方法”(申请号：201610546034.X，申请公布号：CN106228538A)中提出了一种基于logo的双目视觉室内定位方法，用于室内移动目标的定位。该方法具体流程如下：首先，建立logo图像采集的视觉地图数据库，标定双目相机中左、右摄像头的内参数和外参数。然后，使用双目相机拍摄logo图像，利用logo图像视觉信息特征与Visual Map数据库图像的视觉信息特征进行匹配，保留正确匹配点并剔除误匹配点，计算出顶点坐标。最后，求得相机在世界坐标系下的坐标，实现定位功能。该方法虽然能够实现定位，但是，该方法仍然存在的不足之处是，在定位前需要建立周围环境的视觉地图数据库，导致在未知环境下无法实现室内移动目标的定位。

四川北控聚慧物联网科技有限公司在其申请的专利文献中“一种基于WiFi的室内定位方法”(申请号：202110274155.4，申请公布号：CN112689237A)中提出了一种基于WiFi信号的室内定位方法，其具体流程如下：首先，在室内选取多个参照点，在每一个参照点位置上采集每个WiFi信号源的WiFi信号强度。然后，对每个信号源信号进行降噪处理，得到每一参照点位置的信号强度特征值。最后，将移动接收设备当前位置的信号强度特征值与每一参照点位置的信号强度特征值做对比，计算特征值相似度，将相似度最高的参照位置点设定为移动接收设备的位置。该方法虽然能够实现定位，但是，该方法仍然存在的不足之处是，这种定位方法需要在室内安装多个提供WiFi信号源的辅助设备，无法摆脱移动接收设备对外部设备的依赖，部署复杂，成本高。

发明内容

本发明的目的在于针对上述现有技术的不足，提出一种基于深度相机和IMU组合的室内移动终端定位方法，旨在解决室内无法在没有先验地图的情况下定位的问题，以及定位依赖外部设备带来的部署复杂，成本高的问题。