位姿估计装置及真空清洁器系统制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种位姿估计装置及真空清洁器系统。根据实施例，位姿估计装置包括第一和第二成像器以及估计器。第一成像器生成分别在第一和第二时间捕获的第一和第二标准图像。第二成像器生成分别于第一和第二时间关联的第一和第二参考图像。估计器基于第一和第二参考图像以及第一和第二参考图像估计：(a)第一成像器在第一时间的位姿，其中第一成像器在第二时间的位姿被视为标准，以及(b)捕获第一参考图像的第二成像器从第二成像在第一时间的估计位置的位置移位。

【技术实现步骤摘要】
位姿估计装置及真空清洁器系统相关申请的交叉参考本申请基于2015年11月17日提交的日本专利申请No.2015-225013并请求其优先权的权益，通过参考将所述申请的全部内容并入本文。
本文描述的实施例总体上涉及位姿估计。
技术介绍
在计算机视觉和机器人学的领域中，对用于基于由摄像机捕获的图像来估计摄像机位姿的技术进行了使用。所述技术例如被应用到对自主式移动机器人、导航系统和AR(增强现实)技术定位。更具体地，已经对SLAM(同时定位和地图构件)和SfM(运动恢复结构)进行了研究作为用于同时地估计摄像机位姿和要被拍摄的周围对象的三维结构的技术。可使用单目摄像机或立体摄像机进行位姿估计。特别地，如果使用立体摄像机来执行SLAM，则可估计立体摄像机周围的三维结构的绝对标度。在使用立体摄像机的SLAM中，基于在某个时间点(t)捕获的立体图像来恢复特征点的三维点，并且立体摄像机在另一时间点(t+1)的位姿以这样的方式来估计——最小化在时间点(t+1)三维点投影在立体摄像机中的情况下的重投影误差。
技术实现思路
本文描述的实施例旨在估计具有两个摄像机的设备的位姿。根据实施例，位姿估计装置包括第一成像器、第二成像器和估计器。第一成像器生成在第一时间捕获的第一标准图像和在第二时间捕获的第二标准图像。第二成像器生成与第一时间关联的第一参考图像和与第二时间关联的第二参考图像。估计器基于第一标准图像、第二标准图像、第一参考图像和第二参考图像来估计：(a)第一成像器在第一时间的位姿，其中第一成像器在第二时间的位姿被视为标准，以及(b)捕获第一参考图像的第二成像器从第二成像器在第一时间的估计位置的位置移位。根据实施例，可估计提供有两个摄像机的设备的位姿。附图说明图1是示意根据第一实施例的位姿估计装置的示例的框图。图2是示意由图1描绘的位姿估计装置执行的操作的示例的流程图。图3是示意成像时序的示例的时序图，其中在其中第一成像器捕获图像的第一时段和其中第二成像器捕获图像的第二时段彼此同步。图4是示意成像时序的示例的时序图，其中第一成像器的第一时段和第二成像器的第二时段异步。图5是示意由图1描绘的位姿估计装置执行的估计过程的示例性图。图6是示意图1描绘的位姿估计装置的硬件结构的示例的框图。图7是示意根据第二实施例的真空清洁器的示例的框图。图8是第二实施例的真空清洁器的示例的透视图。图9是第二实施例的真空清洁器的示例的底视图。图10是示意包括第二实施例的真空清洁器的网络的示例的图。具体实施方式位姿估计的准确性取决于三维点的恢复和点的重投影的准确性。如果两个摄像机的成像时序不同步，则在摄像机中的一个捕获图像之后并且另一摄像机捕获图像之前，立体摄像机可能移动。在这种情况下，另一摄像机可能在从理想成像位置移位的位置捕获图像。因此，如果使用了其成像时间为异步的立体摄像机，则难以执行准确的对三维点的恢复和点的重投影。换言之，位姿估计的前提是立体摄像机的成像时序之间的同步。然而，提供有用于使成像时序同步的同步电路的专用立体摄像机是昂贵的。既然如此，存在对用于使用提供有两个通用摄像机(其相对廉价)的立体摄像机来高准确性地估计位姿的技术的需求。现在将参考附图给出对实施例的描述。此后，与在先描述的元件相同或类似的元件被指派由相同或类似的参考标号或符号，并且在原则上将省略冗余描述。(第一实施例)如图1所示，第一实施例的位姿估计装置10包括第一成像器101、第二成像器102和估计器103。出于描述性目的，假设根据第一成像器101的成像时序来执行位姿估计处理(随后将详述位姿估计处理)，并且在适当的情况下，第一成像器101和第二成像器102将分别称为标准摄像机和参考摄像机。第一成像器101通过成像而生成标准图像。第一成像器101执行成像多次。第一成像器101在第一时段中重复地执行成像。第一成像器101给估计器103提供多个标准图像110。第一成像器101可通过提供有(i)包括多个透镜的光学系统和(ii)由CMOS(互补金属氧化物半导体)、CCD(电荷耦合器件)或类似物构成的图像传感器的数码摄像机来实现。由第一成像器101成像的第一成像区域是第一成像器101的外部世界的一部分。可由第一成像器101成像的范围根据第一成像器101的视角和成像传感器的尺寸来确定。在第一成像器101通过一般的数码摄像机实现的情况下，第一时段约为30fps(帧每秒)或60fps。第二成像器102通过成像部分地重叠第一成像区域的第二成像区域而生成参考图像111。第二成像器102执行成像多次。第二成像器102在第二时段中重复地执行成像。第二成像器102给估计器103提供多个参考图像111。可获得第二成像器102相对于用作标准摄像机的第一成像器101的位姿的位姿。第二成像器102相对于第一成像器的位姿的位姿可存储在估计器103(稍后描述)或存储装置中。如同第一成像器101，第二成像器102可通过数码摄像机来实现。第二成像器102的内部参数(例如，分辨率和透镜的焦距)可以与第一成像器101的内部参数相同或不同。在下面列出的描述中，假设第一成像器101的内部参数和第二成像器102的内部参数相同。第二时段可与第一时段同步，或可与其异步。也就是说，位姿估计装置10不必利用用于使第一成像器101的成像和第二成像器102的成像同步的同步电路。如果第二时段与第一时段同步，则第一成像器101和第二成像器102以相同间隔操作并且以相同时序开始和结束成像，如图3所示。在这样情况下，可通过使用其成像时序为同步的立体摄像机执行常规SLAM来高准确性度估计第一成像器101(标准摄像机)的位姿。如果第二时段不与第一时段同步，则第一成像器101和第二成像器102以不同时序执行成像，如图4所示。具体而言，在第一成像器101在某时间(t)执行成像的情况下，第二成像器102在时间(t+δ1)执行成像，时间(t+δ1)是在第一成像器101执行成像之后延迟时间(δ1)。同样地，在第一成像器101在另一时间(t+Δt)执行成像的情况下，第二成像器102在时间(t+Δt+δ2)执行成像，时间(t+Δt+δ2)是在第一成像器101执行成像之后延迟时间(δ2)。延迟时间(δ1)和(δ2)可彼此相同或彼此不同。如果第二成像器102在延迟时间(δ1或δ2)期间移动，则第二成像器102执行成像的位置从理想成像位置(即，第一成像器102在时间(t)或(t+Δt)应当在的位置)移位。也就是说，第二成像器102捕获参考图像的位置从第二成像器102在时间(t+Δt)应当在的估计位置移位。第二成像器102的估计位置可从第二成像器的预定位姿导出，其相对于第一成像器101的位姿。然而，如将在下面描述的，即使由于第一成像器101和第二成像器102之间的异步成像时序而发生上面提及的位置移位，估计器103仍然可准确地估计第一成像器101和第二成像器102的位姿。估计器103从第一成像器101接收标准图像110并从第二成像器102接收参考图像111。估计器103基于与第一时间(t+1)关联的标准图像110-1和参考图像111-1并基于与第二时间(t)关联的标准图像110-2和参考图像111-2来执行估计处理，第二时间(t)在第一时间(t+1)之前。估计器1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种位姿估计装置，包括：第一成像器，其生成在第一时间捕获的第一标准图像和在第二时间捕获的第二标准图像；第二成像器，其生成与所述第一时间关联的第一参考图像和与所述第二时间关联的第二参考图像；以及估计器，其基于所述第一标准图像、所述第二标准图像、所述第一参考图像和所述第二参考图像来估计：(a)所述第一成像器在所述第一时间的位姿，其中所述第一成像器在所述第二时间的位姿被视为标准，以及(b)捕获所述第一参考图像的所述第二成像器从所述第二成像器在所述第一时间的估计位置的位置移位。

【技术特征摘要】
2015.11.17 JP 2015-2250131.一种位姿估计装置，包括：第一成像器，其生成在第一时间捕获的第一标准图像和在第二时间捕获的第二标准图像；第二成像器，其生成与所述第一时间关联的第一参考图像和与所述第二时间关联的第二参考图像；以及估计器，其基于所述第一标准图像、所述第二标准图像、所述第一参考图像和所述第二参考图像来估计：(a)所述第一成像器在所述第一时间的位姿，其中所述第一成像器在所述第二时间的位姿被视为标准，以及(b)捕获所述第一参考图像的所述第二成像器从所述第二成像器在所述第一时间的估计位置的位置移位。2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述估计器对所述第一标准图像、所述第二标准图像、所述第一参考图像和所述第二参考图像中的对应的特征点进行搜索，基于所述第二标准图像和所述第二参考图像恢复所述特征点的位置，并估计：(a)所述第一成像器在所述第一时间的所述位姿，其中所述第一成像器在所述第二时间的所述位姿被视为标准，以及(b)捕获所述第一参考图像的所述第二成像器从所述第二成像器在所述第一时间的所述估计位置的所述位置移位，以使得通过在所述第一时间将所述特征点的恢复的位置投影在所述第一成像器和所述第二成像器上获得的重投影点和包括在所述第一标准图像和所述第一参考图像中的所述特征点之间的误差最小化。3.根据权利要求1所述的装置，其中，所述估计器将捕获所述第一参考图像的所述第二成像器从所述第二成像器在所述第一时间的所述估计位置的所述位置移位视为是由旋转运动所导致的。4.根据权利要求1所述的装置，其中，所述估计器估计：(...

【专利技术属性】
技术研发人员：山本琢麿，三岛直，
申请(专利权)人：株式会社东芝，东芝生活电器株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP