申请/专利权人：华东理工大学

申请日：2021-10-12

公开（公告）日：2024-04-16

公开（公告）号：CN113902862B

主分类号：G06T17/05

分类号：G06T17/05;G06T7/40;G06T7/13;G06V10/762;G06V10/44

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.04.16#授权;2022.01.25#实质审查的生效;2022.01.07#公开

摘要：本发明涉及一种基于一致性集群的视觉SLAM回环验证系统，该系统包括：前端视觉里程计模块：用以对输入的图像帧提取特征，并确定相邻图像帧间的位置关系，构建局部地图；回环检测模块：以前端视觉里程计计算过的图像帧为基础，以相似度为依据进行图像帧为相同位置的判断，即判定回环；后端非线性优化模块：用以通过图优化方法对前端视觉里程计模块输入的局部地图和回环检测模块输出的回环约束进行全局优化，得到全局一致的轨迹和地图。与现有技术相比，本发明具有可靠性高、准确性好、资源消耗少等优点。

主权项：1.一种基于一致性集群的视觉SLAM回环验证系统，其特征在于，该系统包括：前端视觉里程计模块：用以对输入的图像帧提取特征，并确定相邻图像帧间的位置关系，构建局部地图；回环检测模块：以前端视觉里程计计算过的图像帧为基础，以相似度为依据进行图像帧为相同位置的判断，即判定回环；后端非线性优化模块：用以通过图优化方法对前端视觉里程计模块输入的局部地图和回环检测模块输出的回环约束进行全局优化，得到全局一致的轨迹和地图；应用该系统的回环验证方法具体包括以下步骤：1通过前端视觉里程计模块对输入图像作特征提取，并基于对极几何确定相邻图像帧间的距离关系，构建局部地图；2回环检测模块基于输入图像帧的特征信息将当前图像帧与之前已计算的图像帧比较，并根据图像距离完成回环假设判断；3对所有回环假设作集群一致性处理，得到多个回环假设集群；4将回环假设集群中的多个回环假设作为约束条件提供到后端非线性优化模块中；5后端非线性优化模块基于回环假设对已构建的全局地图添加约束条件，通过图优化理论得到全局一致的轨迹和地图；所述的步骤1中，对输入图像帧进行特征提取，具体为：提取输入图像帧的颜色特征、边缘特征和纹理特征作为图像帧信息内容的表示，分别以RGB特征、梯度幅值和方向角以及LBP纹理特征作为特征标准，通过不同特征间的关系构造特征向量Fx,y表示图像区域信息，则有：Fx,y＝[Rx,y,Gx,y,Bx,y,Grx,y,θx,y,Lbpx,y]其中，Rx,y、Gx,y、Bx,y分别为像素点x,y的RGB特征，Grx,y、θx,y分别为像素点的梯度幅值和方向角，Lbpx,y为像素点的LBP值；所述的步骤1中，根据输入图像帧中待匹配区域I的协方差矩阵CI，具体为：根据图像特征间的相互关系构建与待匹配区域维度大小相同的图像信息协方差矩阵，对待匹配区域I的特征矩阵进行计算获取协方差矩阵CI，则有： 式中，μ为特征向量的均值，M、N分别为图像的宽和高，Fi,j为位置i,j处的特征向量，n为像素点个数，zk为第k个像素点的特征向量；所述的步骤3中，回环验证系统对所有回环假设作集群一致性处理，得到多个回环假设集群，具体包括以下步骤：41根据步骤2的回环假设判断得到多个回环假设；42根据时间增量关系将回环假设分组为多个回环假设集群；43对回环假设集群内部进行一致性校验，去除错误的回环假设，得到正确的回环假设集群；所述的步骤42中，对于获取的多个回环假设，将部分拓扑关系相同的回环假设合并为同一集群，使用时间增量方法进行分组，具体为：将获取的第一个回环假设初始化为第一个集群R1，之后判断下一个获取的回环假设是否属于同一个集群，若属于同一集群，则分组到第一个集群R1中，否则初始化为一个新的集群，当下一个获取的回环假设若属于同一集群时，则对接下来获取的新的回环假设仍与第一个集群R1比较，否则与新建的集群进行比较，当回环Zpq的开始时间戳tp和结束时间戳tq满足与已在集群中的回环Zij的开始时间戳ti和结束时间戳tj的时间差距在tg范围内时，则将Zpq回环假设添加到同一个集群中，否则新建一个包含该回环假设的新集群。

全文数据：

权利要求：

百度查询： 华东理工大学 一种基于一致性集群的视觉SLAM回环验证系统

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