【技术实现步骤摘要】
本公开涉及计算机视觉领域，更具体地说，涉及一种用于平面辅助视觉-惯性里程计的误差抑制方法和装置。
技术介绍
1、考虑到效率和鲁棒性，大多数现有的视觉惯性里程计(vio)/同步定位与建图(slam)系统都依赖于稀疏点特征。rgb-d相机简化了点特征三角化和提取高级特征的任务。与点特征相比，平面特征可提供互补信息以提高性能，尤其是在具有挑战性的场景中(例如，当在弱纹理条件下点特征退化时)。此外，平面特征普遍存在于人造环境中，在提供结构表示方面更具可解释性和可用性。因此，最近许多研究关注将点和平面特征相结合。
2、在rgb-dvio/slam系统中将平面作为路标进行研究的关键问题之一是数据关联。与在2d图像上跟踪的点特征不同，平面通常根据其在统一坐标系中的空间参数进行关联。一般地，当两个平面的角度和间隔在定义的阈值内时，它们被视为匹配对。此外，一些研究还采用了平面协方差和马氏距离的方法进行平面关联。由于这些方法极大地依赖于系统的初始位姿，一旦发生漂移，则平面无法被成功关联，从而削弱了它们在提供长期约束方面的价值。
技术实现思路
1、为了解决上述问题，本公开提出一种用于平面辅助视觉-惯性里程计的误差抑制方法和装置、计算系统及计算机可读存储介质。
2、根据本公开的一方面，提供一种用于平面辅助视觉-惯性里程计的误差抑制方法，所述平面辅助视觉-惯性里程计包括惯性测量单元和rgb-d相机，所述误差抑制方法包括：基于通过惯性测量单元获得的局部旋转速度和局部平移加速度的测量值，
3、可选地，确定点特征和平面特征的步骤包括：针对彩色图，利用fast角点检测算法提取特征点，并利用稀疏光流跟踪法对特征点进行跟踪；针对深度图，利用聚集分层聚类算法提取平面特征，并根据平面法向和距离因子将其与地图中的平面进行关联。
4、可选地，针对所述点特征执行更新的步骤包括：将点特征根据被跟踪的长度分类为同步定位与建图点特征和多态约束卡尔曼函数点特征；针对同步定位与建图点特征，将其添加到状态向量中并更新其坐标；针对多态约束卡尔曼函数点特征，利用零空间投影消除对其的依赖后再进行更新。
5、可选地，针对所述平面特征执行更新的步骤包括：将所有的平面特征作为同步定位与建图平面特征执行更新。
6、可选地，所述相似度矩阵包括顶点相似度矩阵和边相似度矩阵，所述顶点相似度矩阵基于两组平面的夹角和距离而确定，所述边相似度矩阵基于两组平面的夹角和距离的差而确定。
7、可选地，所述误差抑制方法还包括：在固定先前创建的无漂移的路标平面之后，强制执行成对相等约束来更新路标平面。
8、根据本公开的另一方面，提供一种用于平面辅助视觉-惯性里程计的误差抑制装置，所述平面辅助视觉-惯性里程计包括惯性测量单元和rgb-d相机，所述误差抑制装置包括：积分与传播单元，被配置为基于通过惯性测量单元获得的局部旋转速度和局部平移加速度的测量值，确定惯性测量单元的状态向量；特征检测与关联单元，被配置为基于通过rgb-d相机获得的彩色图和深度图，确定点特征和平面特征；扩展卡尔曼滤波器更新单元，被配置为通过基于所述状态向量确定的扩展卡尔曼滤波器，针对所述点特征和平面特征执行更新；漂移检测单元，被配置为基于两组平面的夹角和距离来确定相似度矩阵，并基于所述相似度矩阵来确定观察到的平面是否存在漂移；误差抑制单元，被配置为响应于确定观察到的平面存在漂移，固定先前创建的无漂移的路标平面。
9、可选地，特征检测与关联单元被配置为：针对彩色图，利用fast角点检测算法提取特征点，并利用稀疏光流跟踪法对特征点进行跟踪；针对深度图，利用聚集分层聚类算法提取平面特征，并根据平面法向和距离因子将其与地图中的平面进行关联。
10、可选地，扩展卡尔曼滤波器更新单元被配置为：将点特征根据被跟踪的长度分类为同步定位与建图点特征和多态约束卡尔曼函数点特征；针对同步定位与建图点特征，将其添加到状态向量中并更新其坐标；针对多态约束卡尔曼函数点特征，利用零空间投影消除对其的依赖后再进行更新。
11、可选地，扩展卡尔曼滤波器更新单元被配置为：将所有的平面特征作为同步定位与建图平面特征执行更新。
12、可选地，所述相似度矩阵包括顶点相似度矩阵和边相似度矩阵，所述顶点相似度矩阵基于两组平面的夹角和距离而确定，所述边相似度矩阵基于两组平面的夹角和距离的差而确定。
13、可选地，误差抑制单元还被配置为：在固定先前创建的无漂移的路标平面之后，强制执行成对相等约束来更新路标平面。
14、根据本公开的另一方面，提供一种平面辅助视觉-惯性里程计系统，所述平面辅助视觉-惯性里程计系统包括：惯性测量单元；rgb-d相机；以及控制器，被配置为执行如上所述的用于平面辅助视觉-惯性里程计的误差抑制方法。
15、根据本公开的另一方面，提供一种包括至少一个计算装置和至少一个存储指令的存储装置的计算系统，其中，所述指令在被所述至少一个计算装置运行时，促使所述至少一个计算装置执行如上所述的用于平面辅助视觉-惯性里程计的误差抑制方法。
16、根据本公开的再一方面，提供一种存储指令的计算机可读存储介质，其中，当所述指令被至少一个计算装置运行时，促使所述至少一个计算装置执行如上所述的用于平面辅助视觉-惯性里程计的误差抑制方法。
17、通过采用本公开，能够实现：在原始的多态约束卡尔曼函数(msckf)框架基础上，有效地集成了深度信息和平面测量，利用点的深度来改进特征三角测量结果，采用最近点(cp)参数化的平面测量和深度测量也被设计并集成到ekf更新过程中；充分利用了平面补丁的不同空间关系，并应用了基于图的策略进行漂移抑制。由此，能够提高系统应对累积漂移的性能(特别是在长期导航中)。针对室内结构化区域，能够提供更多的几何度量信息，可用于进一步约束运动。由于其广泛的空间和时间可观测性能够有效地减少系统漂移。
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1.一种用于平面辅助视觉-惯性里程计的误差抑制方法，其特征在于，所述平面辅助视觉-惯性里程计包括惯性测量单元和RGB-D相机，所述误差抑制方法包括：
2.根据权利要求1所述的误差抑制方法，其特征在于，确定点特征和平面特征的步骤包括：
3.根据权利要求1所述的误差抑制方法，其特征在于，针对所述点特征执行更新的步骤包括：
4.根据权利要求1或3所述的误差抑制方法，其特征在于，针对所述平面特征执行更新的步骤包括：
5.根据权利要求1所述的误差抑制方法，其特征在于，所述相似度矩阵包括顶点相似度矩阵和边相似度矩阵，所述顶点相似度矩阵基于两组平面的夹角和距离而确定，所述边相似度矩阵基于两组平面的夹角和距离的差而确定。
6.根据权利要求5所述的误差抑制方法，其特征在于，所述误差抑制方法还包括：在固定先前创建的无漂移的路标平面之后，强制执行成对相等约束来更新路标平面。
7.一种用于平面辅助视觉-惯性里程计的误差抑制装置，其特征在于所述平面辅助视觉-惯性里程计包括惯性测量单元和RGB-D相机，所述误差抑制装置包括：
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