[发明专利]一种基于SLAM的建图装置和建图方法

说明书

一种基于SLAM的建图装置，其特征在于，所述装置包括：第一图像采集装置，用于采集第一环境图像，所述第一环境图像为所需建图的空间的顶部的图像信息；第二图像采集装置，用于采集第二环境图像，所述第二环境图像为所需建图的空间的非顶部的图像信息；建图模块，将第一环境图像和第二环境图像进行融合处理，得到最终的环境图像。本发明所提出的一种基于SLAM的建图装置不仅可实现实时运作，而且可以提供更为精确的位姿，并创建出更加丰富的地图信息，更加发挥出SLAM在定位导航、自动避障中的优势。

技术领域

本发明属于即时定位与建图(SLAM，Simultaneous Localization And Mapping)技术领域，尤其是涉及多设备协作建图领域。

背景技术

即时定位与地图构建(simultaneous localization and mapping,SLAM)技术最早源于机器人领域，其目标是在一个未知的环境中实时重建环境的三维结构并同时对机器人自身进行定位。作为自主机器人的核心技术，SLAM在机器人导航、控制、生产等方面都有着重要的研究意义。尤其在二十一世纪，以视觉传感器为中心的视觉SLAM技术，在理论和方法上都经历了明显的转变与突破，正逐步从实验室研究迈向成熟的市场应用。早期的SFM(Structure fromMotion)技术一般是离线处理的，后来随着技术的发展出现实时的SFM技术，可以归于SLAM的范围。SLAM技术根据拍摄的视频信息推断出摄像头在未知环境中的方位,并同时构建环境地图,其基本原理为多视图几何原理。SLAM的目标为同时恢复出每帧图像对应的相机运动参数C₁...C_m，以及场景三维结构X₁...X_n；其中每个相机运动参数C_i包含了相机的位置和朝向信息，通常表达为一个3×3的旋转矩阵R_i和一个三维位置变量P_i。

目前，基于单目视觉SLAM的设备都是将可见光相机水平放置，通过SLAM来定位与建图，我们知道，在视觉SLAM中需要提取视频帧图像中的特征点来求解位姿，如果场景中有运动的物体，例如人走动，那么提取的运动物体上的特征点会非常影响位姿求解的精度，因此运行视觉SLAM的场景尽量只包含静态物体。垂直顶式可见光相机方案就可以很好地解决问题，因为顶部(例如室内天花板)的物体基本都是静态的，场景比较固定，提取出来的特征点也相对稳定，有利于位姿求解的精度。

本发明运用垂直顶式可见光相机(包含普通相机及超广角相机)采集到图像信息后，通过SLAM计算出当前的位姿信息和地图，同时新增加一个水平放置的深度传感器来采集深度信息，根据上述位姿信息及可见光相机与深度传感器之间固有的位置变换关系，求得深度传感器的位姿，将深度图上的点投影到地图中。中国专利申请CN109086278A公开了“一种消除误差的地图构建方法、系统、移动终端及存储介质”，该方法在地图构建模式时在任一车辆为地图构建模式时，获取车辆的信息感知数据并从信息感知数据中提取地标信息；将分次构建的地图比较重叠区相似度并拼接；以随时间延长所累积的车辆信息感知数据优化拼接得到的地图；循环构建过程形成局部或全局地图，通过时间累积的感知数据优化构建地图的路面标线、车辆栅栏位置、车闸位置或者是原来规划为车道但后期修改成为的功能区，更新这些构建地图内的环境变量可以减小甚至杜绝了使用该构建地图规划出的行车路径无法通行的情况，且在首次构建地图以及后期优化时多次测量消除累积误差，提高地图构建准确性。该方法存在以下不足：一方面该方法的应用场景比较受限；另一方面在分次构建的地图比较重叠区相似度进行拼接时，很容易出现拼接误差，导致优化的地图不准确。