[发明专利]用于在预构建的视觉地图中进行鲁棒自重新定位的系统和方法

说明书

本文中描述通过利用传感器系统的运动来提高重新定位的成功率并消除虚假重新定位的歧义的系统和方法。在一个或多个实施方式中，在重新定位过程期间，使用一个或多个视觉传感器拍摄快照，并且在视觉地图中实施单次重新定位以建立候选假设。在一个或多个实施方式中，传感器在环境中以所跟踪的移动轨迹移动，以在一个或多个新姿势下捕获环境的视觉表示。随着视觉传感器移动，重新定位系统会跟踪各种所估计的定位假设，并移除错误假设，直到一个优胜假设为止。一旦完成该过程，重新定位系统便输出相对于视觉地图的定位结果。

技术领域

本公开总体上涉及具有改进的性能、特征和用途的用于自重新定位的系统和方法。

背景技术

地图内的定位对于在已知环境中工作的任何基于位置的应用程序都是至关重要的。可根据事先的记录或根据同时定位与地图构建(SLAM)来构建地图。根据使用的传感器，视觉地图表示会有所不同。例如，LIDAR系统会生成二维(2D)/三维(3D)点云的地图。深度传感器会生成密集3D体积表示点的地图。相机系统会生成环境的视觉表示的地图，该地图可包括稀疏的3D点、半稀疏的边缘和刻面或密集的3D重建。

重新定位通常涉及相对于预构建的地图找到空间中的6自由度(6-DOF)姿势或平面中的3-DOF姿势。视觉重新定位通常需要在当前场景与视觉地图之间有足够的重叠视觉表示。重新定位可能由于各种原因而失败。第一，环境可能已发生重大变化，并导致在同一位置处传感器观察到的图像与构建的视觉地图之间不匹配。第二，视觉地图可能具有类似的表示，从而导致定位的局部歧义。第三，传感器可能面对构建地图时从未观察到的视角，这是方向性传感器(例如，相机和深度传感器)所常见的。通过使用视觉测量快照进行重新定位的传统重新定位方法来解决上述问题是非常具有挑战性的。

因此，需要通过利用传感器系统的运动来提高重新定位的成功率并消除虚假重新定位的歧义的系统和方法。

发明内容

本公开的目的是提出用于在预构建的视觉地图中进行自重新定位的改进的系统和方法，以解决在前述背景技术部分中提到的技术问题。

在第一方面，本公开提供一种用于在预构建的视觉地图中进行自重新定位的方法，该方法包括：在初始姿势下使用至少一个视觉传感器捕获快照；至少基于快照在视觉地图中建立多个重新定位假设；以跟踪的移动轨迹将至少一个视觉传感器从初始姿势移动至新姿势；在新姿势下进行附加视觉测量；以及通过使用移动轨迹和附加视觉测量中的至少一个来实施假设细化，以拒绝一个或多个重新定位假设。

在第二方面，本公开提供一种用于在预构建的视觉地图中进行自重新定位的系统，该系统包括：至少一个视觉传感器，用于视觉测量；运动系统，用于移动至少一个视觉传感器；处理器，联接至至少一个视觉传感器和运动系统；非易失性存储器，存储一个或多个指令，该指令在由处理器执行时致使处理器执行以下操作：指示至少一个视觉传感器在第一姿势下进行视觉测量；使用第一姿势下的视觉测量来实施单次重新定位以相对于预构建的视觉地图定位系统，定位结果包括至少一个视觉传感器在预构建的视觉地图中在第一姿势下的候选重新定位假设；指示运动系统以跟踪的移动轨迹将至少一个视觉传感器从第一姿势移动至第二姿势；指示至少一个视觉传感器在第二姿势下进行附加视觉测量；以及通过使用所跟踪的移动轨迹和附加视觉测量中的至少一个来实施假设细化，以拒绝一个或多个重新定位假设。

在第三方面，本公开提供一种用于在预构建的视觉地图中进行自重新定位的方法，该方法包括：在第一姿势下使用至少一个视觉传感器捕获第一快照；至少基于第一快照实施单次重新定位以在预构建的视觉地图中定位至少一个视觉传感器，该单次重新定位建立至少一个视觉传感器在第一姿势下的多个重新定位假设；以跟踪的移动轨迹将至少一个视觉传感器从第一姿势移动至第二姿势；将所跟踪的移动轨迹与多个重新定位假设中的每一个融合，以在预构建的视觉地图中获得一个或多个潜在最终姿势；以及通过至少使用移动轨迹来实施假设细化，以拒绝一个或多个所建立的重新定位假设，其中，如果从多个重新定位假设中的一个开始的所跟踪的移动轨迹与预构建的视觉地图不兼容，则拒绝该重新定位假设。

附图说明