[发明专利]一种基于单目ORB-SLAM的自动化地图恢复方法

说明书

本发明公开了一种基于单目ORB‑SLAM的自动化地图恢复方法，通过对ORB‑SLAM建图流程进行改进，解决由于复杂环境影响导致地图跟踪失败的问题，通过RTK信息辅助视觉的形式，不用回到原始场景进行重定位，可以快速恢复跟踪建图，并将丢失前的地图信息自动化融入到当前建图系统中，提高建图效率的同时，保证视觉地图构建的尺度一致性和完整性。

技术领域

本发明涉及视觉建图技术领域，特别是一种基于单目ORB-SLAM的自动化地图恢复方法。

背景技术

视觉同步定位与建图技术(Simultaneous Localization and Mapping,SLAM)从上世纪九十年代提出发展到现在，是视觉自主导航的核心技术之一，可以对连续图像进行信息提取和处理，增量式构建出与未知环境一致的视觉地图，通过与传统的导航方式如GPS、惯导进行组合，为实际环境提供一种自动化地理信息测绘方法。

基于单目视觉的ORB(Oriented FAST and Rotated BRIEF，一种改进的FAST角点与BRIEF描述子相结合的特征检测算法)-SLAM对连续图像信息进行特征提取及匹配，采用兼顾计算量和鲁棒性的跟踪机制对相机运动轨迹进行估计和优化，进而恢复出较为稀疏的特征地图，是目前鲁棒性较高的视觉基准地图测绘方法之一。但是视觉信息具有易受环境影响的局限性，在运动剧烈、图像模糊、纹理不明显的情况下，会出现相机运动幅度过大或图像特征提取较少的问题，导致跟踪机制中的匀速运动模型以及关键帧匹配模型失效，针对一些环境使得相机快速回到原始场景中进行重定位，使得系统处于长时间无法继续跟踪建图状态，进而导致地图测绘效率低，部分场景地图构建缺失的问题。

针对跟踪失败而导致地图丢失的情况，可以采用局部子地图法，即利用SLAM进行分段测绘然后将子地图信息传递给全局地图，然而该方法无法建立子地图之间的联系，因此不能保证地图的全局一致性，对于单目视觉，由于尺度不确定性使得子地图也无法直接拼接。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足而提供一种基于单目ORB-SLAM的自动化地图恢复方法，本发明提高视觉地图构建效率的基础上，保证全局地图的完整性和尺度一致性。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

根据本发明提出的一种基于单目ORB-SLAM的自动化地图恢复方法，包括以下步骤：

步骤1、同步采集图像序列以及实时动态差分RTK数据，进而基于单目ORB-SLAM系统进行地图跟踪与构建，恢复地图信息；

步骤2、若建图跟踪失败，保存当前地图信息，并记录关键帧与地图点序号；

步骤3、重置视觉地图构建系统，利用单目初始化进行地图重建；

步骤4、基于RTK信息辅助，自动化恢复并融合丢失地图信息；

步骤5、若视觉跟踪再次失败，重复步骤2-4直到地图构建结束。

作为本发明所述的一种基于单目ORB-SLAM的自动化地图恢复方法进一步优化方案，步骤1具体如下：

采用线性插值的方法，根据时间戳将RTK定位信息与视频数据进行对齐，进而基于单目ORB-SLAM建图框架，以初始关键帧的相机坐标系为视觉坐标系进行地图跟踪与构建，地图信息包括关键帧序列、三角化恢复的地图点以及关键帧与关键帧之间的共视关系；