定位方法和裝置與流程

2023-09-21 11:53:05 1

本發明涉及定位和導航領域，尤其涉及一種定位方法和裝置。

背景技術：

當前，vslam(visualsimultaneouslocalizationandmapping，視覺即時定位與地圖構建)已經廣泛應用在機器人導航中，其可以幫助機器人完成定位和導航任務，但是由於vslam是基於圖像處理的，容易受到光照和視角變換的影響。比如，vslam在白天構建了某一場景某一時刻的地圖，那麼在晚上對於同樣的場景，由於光照發生了變化，此時採集的vslam地圖無法在白天構建的地圖中找到匹配圖像，因此無法實現定位和導航；另外，vslam在採集圖像時受到傳感器的視角影響，構建地圖的視角是有指向性的，如果定位時視角與保存視角存在較大的差別，同樣無法完成定位和導航。

技術實現要素：

本發明的實施例提供一種定位方法和裝置，主要用於解決vslam受視角和光照影響無法定位和導航的問題。

為達到上述目的，本發明的實施例採用如下技術方案：

第一方面，提供了一種定位方法，包括：

創建多個視覺即時定位與地圖構建vslam進程，並分別為各個vslam進程加載對應的地圖資料庫；

調用各個vslam進程基於實時圖像進行定位；

根據各個定位成功的vslam進程所得到的定位結果進行定位。

第二方面，提供了一種定位裝置，包括：

創建單元，用於創建多個視覺即時定位與地圖構建vslam進程，並分別為各個vslam進程加載對應的地圖資料庫；

定位單元，用於調用各個vslam進程基於實時圖像進行定位；

所述定位單元，還用於根據各個定位成功的vslam進程所得到的定位結果進行定位。

第三方面，提供了一種計算機存儲介質，用於儲存為定位裝置所用的計算機軟體指令，其包含執行第一方面所述的定位方法所設計的程序代碼。

第四方面，提供了一種電腦程式產品，可直接加載到計算機的內部存儲器中，並含有軟體代碼，所述電腦程式經由計算機載入並執行後能夠實現第一方面所述的定位方法。

第五方面，提供了一種電子設備，包括：存儲器、通信接口和處理器，所述存儲器用於存儲計算機執行代碼，所述處理器用於執行所述計算機執行代碼控制執行第一方面所述定位方法，所述通信接口用於所述定位設備與外部設備的數據傳輸。。

本發明實施例提供的定位方法和裝置，通過對應不同拍攝時間段或拍攝視角的地圖資料庫與實時圖像進行匹配，然後根據匹配結果進行定位，解決了vslam受視角和光照影響無法定位和導航的問題。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發明實施例提供的視角的示意圖；

圖2為本發明實施例提供的定位的示意圖；

圖3為本發明實施例提供的一種定位方法的流程示意圖；

圖4為本發明實施例提供的一種定位方法的流程示意圖；

圖5為本發明實施例提供的一種定位裝置的結構示意圖；

圖6為本發明實施例提供的另一種定位裝置的結構示意圖；

圖7為本發明實施例提供的又一種定位裝置的結構示意圖。

具體實施方式

下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。

本發明實施例提供的定位方法和裝置可以用於機器人、自動駕駛汽車等裝置在室內外的視覺定位和導航。定位裝置可以位於雲端作為定位伺服器，或者位於現場作為終端(例如導盲頭盔)。

參照圖1中所示，本發明實施例所述的視角是指攝像頭光軸方向與前進方向的夾角。參照圖2中所示，本發明實施例所述的定位是指確定在直角坐標系x-y平面中的位置(x,y)。

本發明實施例提供了一種定位方法，應用於上述定位裝置，參照圖3中所示，包括：

s101、創建多個vslam進程，並分別為各個vslam進程加載對應的地圖資料庫。

地圖資料庫為針對同一路線事先採集的不同時段、不同視角的地圖資料庫。具體的，當起始地、目的地和行進路線確定之後，在某一時段，拍攝車輛保持視覺傳感器模塊的視角不變，從起始地沿行進路線向目的地出發，行進過程中間隔一定時間拍攝一次圖像同時記錄位置坐標(相對位置或絕對位置)，到達目的地後即形成了該行進路線的一組地圖資料庫，其中，每個地圖資料庫均包括圖像、拍攝圖像時的視角、時間和位置坐標。

為了平衡計算量和匹配準確度，在拍攝時間間隔上可以如表1中所示以一小時為間隔分別採集0-23時的地圖資料庫，這樣可以得到不同光照條件下的地圖資料庫；另外，在視角上可以如表1中所示以45度為間隔採集360度視角的地圖資料庫。進一步優選的，可以直接採用360度全景相機進行拍攝來得到如表2中所示的地圖資料庫，每個地圖資料庫包含360度全景圖像，這樣既節省拍攝工作量，同時也節省定位時的計算量。

表1

表2

所創建的vslam進程數目可以小於等於地圖資料庫的組數。例如，如果有16組地圖資料庫，可以創建1-16個進程來進行上述匹配運算，每個進程取一組地圖資料庫與實時圖像進行定位，當一個進程定位完成後從剩餘的幾組地圖資料庫中取一組再與實時圖像進行定位，直至所有n組地圖資料庫加載完成。

各個vslam進程可以採用相同的定位規則，針對不同的地圖資料庫進行定位；或者可以採用不同定位規則，針對同一地圖資料庫進行定位。

在一些實施方式中，在初始化時，可以創建多個vslam進程，當一個vslam進程定位失敗時，則關閉該vslam進程，以節省計算資源；當所創建的各個vslam進程均關閉後，重新創建多個vslam進程。

s102、調用各個vslam進程基於實時圖像進行定位。

具體的，可以通過視覺傳感器模塊(例如攝像頭)採集當前幀的實時圖像。

在各個進程根據實時圖像從加載的地圖資料庫中得到定位結果時，為了進一步簡化運算，不必將二者所有像素點一一進行匹配，可以分別從二者中提取圖像特徵，然後將二者的圖像特徵進行匹配，這樣可以大大節省計算量。更進一步地，由於地圖資料庫是保持不變的，可以提前將地圖資料庫保存為圖像特徵，這樣每次進行定位時，可以僅對實時圖像提取圖像特徵，可以進一步節省計算量。

在一些實施方式中，如果一個vslam進程定位成功，則該進程可以通知其他未定位成功vslam進程縮小在對應地圖資料庫中的搜索範圍，使得縮小後的搜索範圍包括定位成功的vslam進程所輸出的定位結果所指示的位置。示例性的，假設第一進程處理第一組地圖資料庫，第二進程處理第二組地圖資料庫，第一進程處理在定位過程中首先搜索到第一組地圖資料庫的第100個地圖資料庫定位成功，則通知第二進程(尚未定位成功)，在第二組地圖資料庫的第100個地圖資料庫附近最有可能定位成功，例如可以指示第二進程直接跳過第二組地圖資料庫中前89個地圖資料庫，從第90個地圖資料庫開始搜索，從而達到節省計算工作量的目的。

在一些實施方式中，在每一個vslam進程定位失敗時，說明該進程所加載的本組地圖資料庫可能由於光照、視角、拍攝間隔等原因無法對實時圖像進行定位，則本組地圖資料庫不再參與後續實時圖像的定位過程，因此關閉該vslam進程，直至所有vslam進程均關閉後，重新按照步驟s101創建多個vslam進程，以期待下個拍攝間隔的實時圖像能夠與地圖資料庫定位成功，以達到進一步節省計算工作量的目的。具體的，可以通過對每組地圖資料庫置標誌位的方式來指示每組地圖資料庫是否參與後續實時圖像的定位過程。

s103、定位裝置根據n組地圖資料庫的定位結果進行定位。

具體的，可以將定位成功各個vslam進程所得定位結果所指示位置的坐標值求平均值，作為當前實時圖像的位置結果。然後根據定位的位置坐標，結合路徑規劃結果給出導航方向。

可選的，參照圖4中所示，在步驟s101之前，還可以包括：

s104、獲取全景圖像攝像裝置在多個角度上拍攝的圖像，將每一個角度上拍攝的圖像對應的配置到一個vslam進程所使用的地圖資料庫中。

每個地圖資料庫可以包含360度全景圖像，這樣既節省拍攝工作量，同時也節省定位時的計算量。

本發明實施例提供的定位方法，通過對應不同拍攝時間段或拍攝視角的地圖資料庫與實時圖像進行定位，然後根據定位結果進行定位，解決了vslam受視角和光照影響無法定位和導航的問題。

本領域技術人員應該很容易意識到，結合本文中所公開的實施例描述的各示例的單元及算法步驟，本發明能夠以硬體或硬體和計算機軟體的結合形式來實現。某個功能究竟以硬體還是計算機軟體驅動硬體的方式來執行，取決於技術方案的特定應用和設計約束條件。專業技術人員可以對每個特定的應用來使用不同方法來實現所描述的功能，但是這種實現不應認為超出本發明的範圍。

本發明實施例可以根據上述方法示例對定位裝置進行功能模塊的劃分，例如，可以對應各個功能劃分各個功能模塊，也可以將兩個或兩個以上的功能集成在一個處理模塊中。上述集成的模塊既可以採用硬體的形式實現，也可以採用軟體功能模塊的形式實現。需要說明的是，本發明實施例中對模塊的劃分是示意性的，僅僅為一種邏輯功能劃分，實際實現時可以有另外的劃分方式。

在採用對應各個功能劃分各個功能模塊的情況下，圖5示出了上述實施例中所涉及的定位裝置的一種可能的結構示意圖，定位裝置11包括：創建單元1101、定位單元1102、獲取單元1103。創建單元1101用於支持定位裝置執行圖3中的過程s101、圖4中的過程s101；定位單元1102用於支持定位裝置執行圖3中的過程s102、s103，圖4中的過程s102、s103；獲取單元1103用於支持定位裝置執行圖4中的過程s104。其中，上述方法實施例涉及的各步驟的所有相關內容均可以援引到對應功能模塊的功能描述，在此不再贅述。

在採用集成的單元的情況下，圖6示出了上述實施例中所涉及的電子設備的一種可能的結構示意圖。電子設備11包括：處理模塊1112和通信模塊1113。處理模塊1112用於對定位裝置的動作進行控制管理，例如，處理模塊1112用於支持定位裝置執行圖3中的過程s101-s103，圖4中的過程s101-s104，和/或用於本文所描述的技術的其它過程，通信模塊1113用於支持電子設備11與其他外部實體的通信。電子設備11還可以包括存儲模塊1111，用於存儲定位裝置的程序代碼和數據。

其中，處理模塊1112可以是處理器或控制器，例如可以是中央處理器(centralprocessingunit，cpu)，通用處理器，數位訊號處理器(digitalsignalprocessor，dsp)，專用集成電路(application-specificintegratedcircuit，asic)，現場可編程門陣列(fieldprogrammablegatearray，fpga)或者其他可編程邏輯器件、電晶體邏輯器件、硬體部件或者其任意組合。其可以實現或執行結合本發明公開內容所描述的各種示例性的邏輯方框，模塊和電路。所述處理器也可以是實現計算功能的組合，例如包含一個或多個微處理器組合，dsp和微處理器的組合等等。存儲模塊1111可以是存儲器。

當處理模塊1112為處理器，通信模塊1113為通信接口，存儲模塊1111為存儲器時，本發明實施例所涉及的定位裝置可以為圖7所示的定位裝置。

參閱圖7所示，該電子設備11包括：處理器1122、通信接口1123、存儲器1121以及總線1124。其中，處理器1122、通信接口1123以及存儲器1121通過總線1124相互連接；總線1124可以是外設部件互連標準(peripheralcomponentinterconnect，pci)總線或擴展工業標準結構(extendedindustrystandardarchitecture，eisa)總線等。所述總線可以分為地址總線、數據總線、控制總線等。為便於表示，圖7中僅用一條粗線表示，但並不表示僅有一根總線或一種類型的總線。

在具體實施時，這裡的電子設備可以為消費類的電子設備，也可以是指提供相應功能的伺服器等。

結合本發明公開內容所描述的方法或者算法的步驟可以硬體的方式來實現，也可以是由處理器執行軟體指令的方式來實現。本發明實施例還提供一種存儲介質，該存儲介質可以包括存儲器1121，用於儲存為定位裝置所用的計算機軟體指令，其包含執行定位方法所設計的程序代碼。具體的，軟體指令可以由相應的軟體模塊組成，軟體模塊可以被存放於隨機存取存儲器(randomaccessmemory，ram)、快閃記憶體、只讀存儲器(readonlymemory，rom)、可擦除可編程只讀存儲器(erasableprogrammablerom，eprom)、電可擦可編程只讀存儲器(electricallyeprom，eeprom)、寄存器、硬碟、移動硬碟、只讀光碟(cd-rom)或者本領域熟知的任何其它形式的存儲介質中。一種示例性的存儲介質耦合至處理器，從而使處理器能夠從該存儲介質讀取信息，且可向該存儲介質寫入信息。當然，存儲介質也可以是處理器的組成部分。處理器和存儲介質可以位於asic中。另外，該asic可以位於定位裝置中。當然，處理器和存儲介質也可以作為分立組件存在於定位裝置中。

本發明實施例還提供一種電腦程式，該電腦程式可直接加載到存儲器1121中，並含有軟體代碼，該電腦程式經由計算機載入並執行後能夠實現上述的人機混合決策方法。

以上所述，僅為本發明的具體實施方式，但本發明的保護範圍並不局限於此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本發明揭露的技術範圍內，可輕易想到變化或替換，都應涵蓋在本發明的保護範圍之內。因此，本發明的保護範圍應所述以權利要求的保護範圍為準。