[发明专利]一种基于GPS约束和动态校正的城区单目测图方法和系统

权利要求书

1.一种基于GPS约束和动态校正的城区单目测图方法，其特征在于，包括：

根据车辆行驶中的轨迹曲率筛选弯曲路段，并根据筛选出的弯曲路段在单目相机的序列影像对所述单目相机的内参和外参进行检测；

根据所述单目相机的内参或外参的变化是否大于阈值，确定所述单目相机的位姿绝对坐标变换；

根据所述单目相机的位姿绝对坐标变换和多视交会测量，输出地图。

2.根据权利要求1所述的基于GPS约束和动态校正的城区单目测图方法，其特征在于，所述根据所述单目相机的内参或外参的变化是否大于阈值，确定所述单目相机的位姿绝对坐标变换包括如下步骤：

若所述单目相机的内参或外参的变化大于阈值，则：根据单目相机的序列影像和三维地图构建方法对单目相机的内参进行标定，然后根据标定后的单目相机的内参和GPS约束对单目相机的外参进行标定和优化，得到单目相机的位姿绝对坐标变换；

若所述单目相机的内参或外参的变化小于或等于阈值，则：实时计算单目相机的位姿绝对坐标变换。

3.根据权利要求2所述的基于GPS约束和动态校正的城区单目测图方法，其特征在于，所述根据单目相机的序列影像和三维地图构建方法对单目相机的内参进行标定包括如下步骤：

对筛选出的弯曲路段进行视频拍摄，得到多个视频帧；从所述多个视频帧中提取尺度不变性的多个特征点；

根据所述尺度不变性的多个特征点，计算相邻视频帧的相对位置关系和所述单目相机的当前位置；

根据所述单目相机的当前位置的视频帧与其多个相邻视频帧的多方交会，得到所述多个特征点的地图初始位置；

根据所述多个特征点的地图初始位置和每个特征点的反投影误差对单目相机的内参进行标定。

4.根据权利要求3所述的基于GPS约束和动态校正的城区单目测图方法，其特征在于，所述根据所述多个特征点的地图初始位置和每个特征点的反投影误差对单目相机的内参进行标定包括：

根据所述每个特征点的反投影误差，通过总体误差代价函数得到优化后的相机内参；

所述每个特征点的反投影误差表示为：e_i＝(x_i，y_i)^T-Pr oj(exp(u)P_i)，其中e_i表示每i个特征点的反投影误差矩阵，(x_i,y_i)^T表示第i个特征点在地图上的坐标，u代表位姿状态参数，P_i表示第i个特征点的地图初始位置，Proj(exp(u)P_i)表示第i个特征点的反投影矩阵；

所述总体误差代价函数表示为：其中其中u代表位姿状态参数，k表示相机内参，w_i表示每个特征点的投影权重，e_i^T表示第i个特征点的反投影误差的转置矩阵，表示e_i的协方差的可逆矩阵。

5.根据权利要求2所述的基于GPS约束和动态校正的城区单目测图方法，其特征在于，所述根据标定后的单目相机的内参和GPS约束对单目相机的外参进行标定和优化包括如下步骤：

获取外参初始值和比例系数；

根据所述外参初始值、比例系数和单目相机的视觉轨迹到GPS轨迹的相关性计算，得到相机到GPS的初始时延；

根据标定后的单目相机的内参、外参初始值、比例系数和初始时延构建局部优化方程；

通过局部状态方程对所述外参初始值进行优化。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的基于GPS约束和动态校正的城区单目测图方法，其特征在于，所述根据所述单目相机的位姿绝对坐标变换和多视交会测量，输出地图包括如下步骤：

将相机的当前位置参数经所述单目相机的位姿绝对坐标变换得到绝对坐标系下的地理位置参数；

根据所述绝对坐标系下的地理位置参数、目标要素特征点和多视交会，得到优化后的目标位置参数。