[发明专利]基于单目多目混合定位的位姿计算方法及系统

说明书

本申请涉及基于单目多目混合定位的位姿计算方法及系统，其包括单目特征匹配步骤、单目旋转计算步骤、混合特征匹配步骤和多目位姿计算步骤。利用基础单目特征集合和基础单目匹配集合进行位姿估算，可以快速准确地估算出多目摄像机的其中一个单目摄像机的旋转量，即初始旋转信息，然后，将初始旋转信息作为旋转量的初始值，可以结合混合特征集合和混合匹配集合进行多目位姿的计算，得到多目摄像头的平移量，进而计算出多目摄像头的相对位姿。由于单目位姿计算的过程中已经对旋转量进行预先计算，为多目位姿计算直接提供旋转量的参考，因此多目位姿计算可以更加快速地计算出平移量，极大提高计算效率，更加快速地完成位姿定位。

技术领域

本申请涉及视觉SLAM技术的领域，尤其是涉及一种基于单目多目混合定位的位姿计算方法及系统。

背景技术

SLAM技术指的是即时定位与地图构建技术，主要应用于定位导航领域，能够通过分析摄像头获取的图像，来计算搭载摄像头的机器人的当前位姿，并且构建周边环境的地图来完成定位和导航，SLAM技术目前已经成为解决自主移动机器人运动路线规划的关键技术。

在现有技术的机器人位姿计算中，系统可以从摄像头获取的图像中提取出特征点，并将特征点与地图模板中已有的视觉特征进行跟踪匹配，得到相匹配的特征点对，然后对特征点对进行三角化计算，利用PnP（Perspective-n-Point）方法计算出摄像头在拍摄地图模板时的位姿和摄像头在拍摄图像时的位姿之差，从而计算得到搭载摄像头的机器人的当前位姿，通过不断地将上一次位姿定位计算中获得的图像作为下一次位姿定位计算的地图模板，机器人可以在移动中持续进行位姿定位计算，进而实现自主移动。

由于单独由同一个单目摄像头获取的图像在PnP计算中难以计算出深度信息，因此一般摄像头会采用多目摄像头如双目摄像头。但是，现有SLAM系统的位姿定位计算中，存在位姿计算速度较慢的问题。

发明内容

本申请目的一是提供一种基于单目多目混合定位的位姿计算方法，具有位姿计算速度较快、稳定性强的特点。

本申请的上述发明目的一是通过以下技术方案得以实现的：

基于单目多目混合定位的位姿计算方法，包括：

单目特征匹配，基于单目图像和对应于单目图像的地图图像，确定基础单目特征集合和基础单目匹配集合；其中，所述单目图像基于多目摄像头的其中一目获取，所述基础单目特征集合包含多个提取于同一所述单目图像的基础单目追踪点；所述基础单目匹配集合包含在所述地图图像中匹配于各个所述基础单目追踪点的基础单目匹配点；

单目旋转计算，基于基础单目特征集合和基础单目匹配集合，确定初始旋转信息；其中，所述初始旋转信息用于反映旋转量；

混合特征匹配，基于至少两个单目图像和对应于各个单目图像的地图图像，确定混合特征集合和混合匹配集合；其中，各个所述单目图像均基于所述多目摄像头获取，所述混合特征集合包含多个提取于一张或多张所述单目图像的混合追踪点；所述混合匹配集合包含在各个所述地图图像中匹配于各个所述混合追踪点的混合匹配点对；

多目位姿计算，基于初始旋转信息、混合特征集合和混合匹配集合，确定最终位姿信息；其中，所述最终位姿信息用于反映多目摄像头的旋转量和平移量。

通过采用上述技术方案，多目摄像头由至少两个单目摄像头组成，在机器人正常移动的状态下，各个单目摄像头同步移动。利用基础单目特征集合和基础单目匹配集合进行位姿估算，可以快速准确地估算出多目摄像机的其中一个单目摄像机的旋转量，即初始旋转信息，然后，将初始旋转信息作为旋转量的初始值，可以结合混合特征集合和混合匹配集合进行多目位姿的计算，得到多目摄像头的平移量，进而计算出多目摄像头的相对位姿。由于单目位姿计算的过程中已经对旋转量进行预先计算，为多目位姿计算直接提供旋转量的参考，因此多目位姿计算可以更加快速地计算出平移量，极大提高计算效率，更加快速地完成位姿定位。