[发明专利]一种基于LK光流法与ORB-SLAM2的导航定位方法

权利要求书

1.一种基于LK光流法与ORB-SLAM2的导航定位方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一，实时的采集图像数据的数据帧；

步骤二，在ORB-SLAM2计算相机位姿之前，借助基于GPU的LK光流法，在ORB-SLAM2计算相机位姿之前，借助基于GPU的LK光流法，对于t时刻位于(x,y)处的像素，设t+dt时刻，运动到(x+dx,y+dy)处；由于灰度不变，有：

I(x,y,t)＝I(x+δx,y+δy,t+δt) (1)

对左边进行泰勒展开，保留一阶项，得：

后联立上式，等式两边对时间t求导得到简化方程：

两边除以dt，得：

其中，令u＝dx/dt，v＝dy/dt；u，v分别为为像素在x轴上运动速度和y轴速度，也是I(x,y)上的光流；

根据LK光流追踪到数据帧的特征点数量，来判断是否作为关键帧，非关键帧将会被剔除出去；

步骤三，关键帧进入到ORB-SLAM2的Trackering，localmapping，loopclosing三个线程，实现ORB-SLAM2原有的功能，完成方法的定位；

步骤四，由PCL软件处理RGB-D图像计算来的点云数据据，根据LK光流法选取的关键帧对应的相机位姿与根点云数据创建局部稠密点云地图，对局部稠密点云地图进行点云拼接，得到全局稠密点云地图。

2.如权利要求1所述的一种基于LK光流法与ORB-SLAM2的导航定位方法，其特征在于，所述光流法追踪特征点包括以下步骤：

步骤一，把第一帧图像作为KeyFrame，并提取ORB特征点p；

步骤二，利用GPU加速的光流法对点p跟踪到下一帧的p’；

步骤三，利用GPU加速的光流法对点p跟踪到上一帧的p1；

步骤四，计算p与p1的像素距离；

步骤五，利用p跟踪到p’的跟踪状态，p’到p1的跟踪状态，p与p1之间的像素距离，综合判断从p到p’是否一个准确的跟踪。

3.如权利要求1所述的一种基于LK光流法与ORB-SLAM2的导航定位方法，其特征在于，所述判断是否为关键帧的过程包括如下步骤：

步骤一，由基于GPU的LK光流法追踪特征点；

步骤二，根据步骤一追踪到特征点的数量与阈值相对比；

步骤三，低于阈值特征点数量的数据帧被丢弃，不在进入到方法的三个线程中去；

步骤四，高于阈值特征点数量的数据帧，会被当做关键帧，进入到方法，并以此进行相应的计算。

4.如权利要求3所述的一种基于LK光流法与ORB-SLAM2的导航定位方法，其特征在于，阈值根据实际情况进行微调，但方法必须始终保持只有一个相同的阈值。

5.如权利要求1所述的一种基于LK光流法与ORB-SLAM2的导航定位方法，其特征在于，LK光流法追踪的特征点速度与转动时角速适中，且不会突变，保证像素不会因为这两个因素发生显著的变化。

6.如权利要求3所述的一种基于LK光流法与ORB-SLAM2的导航定位方法，其特征在于，所述的空间保持一致性，不能出现位置的突变与空间跳跃，使得检测的当前帧特征点与上一帧的特征点无法对应。

7.如权利要求1所述的一种基于LK光流法与ORB-SLAM2的导航定位方法，其特征在于，相机产生的位姿最后通过当前帧中所获得的点云地图进行优化，尽可能使当前帧与局部地图更多的匹配点对，使相机产生的位姿更加的准确可靠。

8.如权利要求1所述的一种基于LK光流法与ORB-SLAM2的导航定位方法，其特征在于，关键帧插入时，添加一个关键帧节点，检查与该节点有共同的云点的其他关键帧，边线连接后，更新生成树与该节点有最多共享点的其他关键帧的链接，计算表示该关键帧的词袋，利用三角法生成点云地图。