一种基于协同VSLAM的地图对齐方法及系统技术方案

本申请提供了一种基于协同VSLAM的地图对齐方法及系统，在本申请提供的方法中，首先通过多个VSLAM系统基于当前环境对应建立多个地图，然后对多个地图进行分析以确定多个地图间的匹配特征点，基于匹配特征点将多个地图合并成一张联合地图，最后对合并后的联合地图进行优化残差，实现多个地图的对齐。基于本申请提供的基于协同VSLAM的地图对齐方法及系统，选取ORB‑SLAM作为框架，对关键帧的特征匹配和地图对齐进行研究，针对不同地图的尺度比例因子进行计算，进一步提高了VSLAM的建图精度。

A map alignment method and system based on cooperative vSLAM

【技术实现步骤摘要】
一种基于协同VSLAM的地图对齐方法及系统
本申请涉及计算机视觉领域，特别是涉及一种基于协同VSLAM的地图对齐方法及系统。
技术介绍
VSLAM(VisionSimultaneousLocalizationandMapping)是当前的视觉即时定位和建图技术，使用视觉传感器采集图像数据，并根据采集的图像建立地图。关于多相机协同VSLAM问题主要研究热点包括三个方面，一是任务分配方式和机器间的通信，二是相机或传感器位姿的数据关联，三是依赖数据关联的地图拼接。然而，现在大多研究方向还是更多的聚集在单机上，对于VSLAM的研究还相对较少。随着可用记录的数量增加，如何将来自多个数据源的地图合并到环境的公共聚合描述是现在亟待解决的问题。
技术实现思路
本申请的目的在于克服上述问题或者至少部分地解决或缓减解决上述问题。根据本申请的一个方面，提供了一种基于协同VSLAM的地图对齐方法，包括：通过多个VSLAM系统基于当前环境对应建立多个地图；对所述多个地图进行分析以确定所述多个地图间的匹配特征点，并基于所述匹配特征点将所述多个地图合并成一张联合地图；对合并后的所述联合地图进行优化残差，实现所述多个地图的对齐。可选地，所述对所述多个地图进行分析以确定所述多个地图间的匹配特征点，并基于所述匹配特征点将所述多个地图合并成一张联合地图，包括：检测所述多个地图之间的相似度大于预设数值的至少一个相似位置点，基于所述相似位置点确定每一张地图与其他地图之间的匹配特征点；在所述多个地图中选取至少一组匹配组；每组所述匹配组中包括两个地图，且所述两个地图具有至少有一个匹配特征点；将各组所述匹配组中的两个地图融合后计算所述两个地图间的对齐变换；通过各组匹配组中所述两个地图间的对齐变换，将所述多个地图合并成一张联合地图。可选地，所述将各组所述匹配组中的两个地图融合后计算所述两个地图间的对齐变换，包括：对于任意一组匹配组，融合所述匹配组中的两个地图，计算所述两个地图的尺度比例因子，实现所述两个地图间的对齐变换。可选地，所述计算所述两个地图的尺度比例因子，包括：基于所述两个地图的匹配特征点之间的点距离，产生两个基于直方图的指纹图像；应用动态时间扭曲方法对所述两个基于直方图的指纹图像进行对齐，以获得所述两个地图之间的相应距离的比值，计算所述两张地图的尺度比例因子。根据本申请的另一个方面，提供了一种基于协同VSLAM的地图对齐系统，包括：地图建立模块，其配置成通过多个VSLAM系统基于当前环境对应建立多个地图；地图合并模块，其配置成对所述多个地图进行分析以确定所述多个地图间的匹配特征点，并基于所述匹配特征点将所述多个地图合并成一张联合地图；地图对齐模块，其配置成对合并后的所述联合地图进行优化残差，实现所述多个地图的对齐。可选地，所述地图合并模块，其还配置成：检测所述多个地图之间的相似度大于预设数值的至少一个相似位置点，基于所述相似位置点确定每一张地图与其他地图之间的匹配特征点；在所述多个地图中选取至少一组匹配组；每组所述匹配组中包括两个地图，且所述两个地图具有至少有一个匹配特征点；将各组所述匹配组中的两个地图融合后计算所述两个地图间的对齐变换；通过各组匹配组中所述两个地图间的对齐变换，将所述多个地图合并成一张联合地图。可选地，所述地图合并模块，其还配置成：对于任意一组匹配组，融合所述匹配组中的两个地图，计算所述两个地图的尺度比例因子，实现所述两个地图间的对齐变换。可选地，所述地图合并模块，其还配置成：基于所述两个地图的匹配特征点之间的点距离，产生两个基于直方图的指纹图像；应用动态时间扭曲方法对所述两个基于直方图的指纹图像进行对齐，以获得所述两个地图之间的相应距离的比值，计算所述两张地图的尺度比例因子。根据本申请的另一个方面，还提供了一种计算设备，包括存储器、处理器和存储在所述存储器内并能由所述处理器运行的计算机程序，其中，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述任一项所述的方法。根据本申请的另一个方面，还提供了一种计算机可读存储介质，优选为非易失性可读存储介质，其内存储有计算机程序，所述计算机程序在由处理器执行时实现如上述任一项所述的方法。本申请提供了一种基于协同VSLAM的地图对齐方法及系统，在本申请提供的方法中，首先通过多个VSLAM系统基于当前环境对应建立多个地图，然后对多个地图进行分析以确定多个地图间的匹配特征点，基于匹配特征点将多个地图合并成一张联合地图，最后对合并后的联合地图进行优化残差，实现多个地图的对齐。基于本申请提供的基于协同VSLAM的地图对齐方法及系统，选取ORB-SLAM作为框架，对关键帧的特征匹配和地图对齐进行研究，针对不同地图的尺度比例因子进行计算，进一步提高了VSLAM的建图精度。根据下文结合附图对本申请的具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本申请的上述以及其他目的、优点和特征。附图说明后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本申请的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附图中：图1是根据本申请实施例的基于协同VSLAM的地图对齐方法流程示意图；图2是根据本申请实施例的基于协同VSLAM的地图合并流程示意图；图3是根据本申请实施例的基于协同VSLAM的地图对齐系统结构示意图；图4是根据本申请实施例的计算设备结构示意图；图5是根据本申请实施例的计算机可读存储介质示意图。具体实施方式目前基于VSLAM的地图对齐方法如PTAM，提出并实现了跟踪和建图的并行化，首次区分出前后端(跟踪需要实时响应图像数据，地图优化放在后端进行)，后续许多视觉SLAM系统设计也采取了类似的方法。PTAM使用非线性优化作为后端的方案，而不是滤波器的后端方案。同时提出了关键帧(keyframes)机制，即不用精细处理每一幅图像，而是把几个关键图像串起来优化其轨迹和地图。图1是根据本申请实施例的基于协同VSLAM的地图对齐方法流程示意图。参见图1所知，本申请实施例提供的基于协同VSLAM的地图对齐方法可以包括：步骤S101：通过多个VSLAM系统基于当前环境对应建立多个地图；步骤S102：对多个地图进行分析以确定多个地图间的匹配特征点，并基于匹配特征点将多个地图合并成一张联合地图；步骤S103：对合并后的联合地图进行优化残差，实现多个地图的对齐。本申请实施例提供了一种基于协同VSLAM的地图对齐方法及系统，在本申请提供的方法中，首先通过多个VSLAM系统基于当前环境对应建立多个地图，然后对多个地图进行分析以确定多个地图间的匹配特征点，基于匹配特征点将多个地图合并成一张联合地图，最后对合并后的联合地图进行优化本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于协同VSLAM的地图对齐方法，包括：/n通过多个VSLAM系统基于当前环境对应建立多个地图；/n对所述多个地图进行分析以确定所述多个地图间的匹配特征点，并基于所述匹配特征点将所述多个地图合并成一张联合地图；/n对合并后的所述联合地图进行优化残差，实现所述多个地图的对齐。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于协同VSLAM的地图对齐方法，包括：
通过多个VSLAM系统基于当前环境对应建立多个地图；
对所述多个地图进行分析以确定所述多个地图间的匹配特征点，并基于所述匹配特征点将所述多个地图合并成一张联合地图；
对合并后的所述联合地图进行优化残差，实现所述多个地图的对齐。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对所述多个地图进行分析以确定所述多个地图间的匹配特征点，并基于所述匹配特征点将所述多个地图合并成一张联合地图，包括：
检测所述多个地图之间的相似度大于预设数值的至少一个相似位置点，基于所述相似位置点确定每一张地图与其他地图之间的匹配特征点；
在所述多个地图中选取至少一组匹配组；每组所述匹配组中包括两个地图，且所述两个地图具有至少有一个匹配特征点；
将各组所述匹配组中的两个地图融合后计算所述两个地图间的对齐变换；
通过各组匹配组中所述两个地图间的对齐变换，将所述多个地图合并成一张联合地图。


3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述将各组所述匹配组中的两个地图融合后计算所述两个地图间的对齐变换，包括：
对于任意一组匹配组，融合所述匹配组中的两个地图，计算所述两个地图的尺度比例因子，实现所述两个地图间的对齐变换。


4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述计算所述两个地图的尺度比例因子，包括：
基于所述两个地图的匹配特征点之间的点距离，产生两个基于直方图的指纹图像；
应用动态时间扭曲方法对所述两个基于直方图的指纹图像进行对齐，以获得所述两个地图之间的相应距离的比值，计算所述两张地图的尺度比例因子。


5.一种基于协同VSLAM的地图对齐系统，包括：
地图建立模块，其配置成通过多个VSLAM系统基于当前环境对应建立多个地图；...

【专利技术属性】
技术研发人员：樊硕，
申请(专利权)人：北京影谱科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11