[发明专利]一种基于空间关系特征匹配的闭环检测方法及系统

权利要求书

1.一种基于空间关系特征匹配的闭环检测方法，其特征在于包括以下步骤：

S0接收机器人采集的待匹配的两张待测图像；

S1分别对待匹配的两张待测图像进行分块，对待测图像分块步骤如下：

S11将待检测图像划分出若干等大的特征块；

S12在步骤S11待测图像分块基础上，叠加若干与步骤S11得到特征块等大的冗余分块；原有特征块与冗余分块沿水平方向或竖直方向部分重叠；

S2两张待测图像之间的特征点匹配，包括以下分步骤：

S21在步骤S1分块后的特征块和冗余分块上提取特征点；

S22对提取的特征点进行特征描述；

S23对两张待测图像对应分块上的特征点进行特征匹配；

S24对两张待测图像对应分块上匹配到的特征点进行筛选，并计算对应分块特征点的汉明距离；

S25计算待匹配的两张待测图像各对应分块的加权距离；

S3对两张待测图像进行相似度融合，得到两者的空间相似性得分；

S4依据得到的两张待测图像的空间相似性得分，判断机器人是否完成闭环检测。

2.根据权利要求1所述的基于空间关系特征匹配的闭环检测方法，其特征在于步骤S12中，沿水平方向，每相邻两个分块衔接位置添加一冗余分块；沿竖直方向，每相邻两个分块衔接位置添加一冗余分块；待测图像分块总数量为(2m-1)×(2n-1)，m为水平方向分块数，n为竖直方向分块数。

3.根据权利要求2所述的基于空间关系特征匹配的闭环检测方法，其特征在于步骤S12中，当在水平方向添加冗余分块时，边缘区域的图像搜索范围是(0,w)或(W-w,W)，w表示每特征块的宽度，W表示待测图像的宽度，而中间块可搜索范围是或其中，表示特征块水平方向增加的冗余搜索范围，λ表示沿水平方向的特征块序号，2≤λ≤m-1。

4.根据权利要求3所述的基于空间关系特征匹配的闭环检测方法，其特征在于

5.根据权利要求2所述的基于空间关系特征匹配的闭环检测方法，其特征在于步骤S12中，当在竖直方向添加冗余分块时，边缘区域的图像搜索范围是(0，h)或(H-h，h)，h表示特征块的高度，H表示待测图像的高度，而中间块可搜索范围是或其中，表示特征块竖直方向增加的冗余搜索范围，λ′表示沿垂直方向的特征块序号，2≤λ′≤n-1。

6.根据权利要求5所述的基于空间关系特征匹配的闭环检测方法，其特征在于

7.根据权利要求1所述的基于空间关系特征匹配的闭环检测方法，其特征在于步骤S25中，待匹配的两张待测图像第k个对应特征分块的加权距离s_(l,l′,k)计算公式如下：

式中，δ表示特征点匹配个数的阈值，u表示第l、l′帧图像第k个对应分块经RANSAC筛选后匹配到的特征点数量，j＝1,2,3，…，u；当u大于等于该阈值时，第k个对应特征分块的相似度为正常加权距离；mind_(k,j)表示第k个图像块所有特征点中的汉明距离最小值；K＝mn。

8.根据权利要求7所述的基于空间关系特征匹配的闭环检测方法，其特征在于步骤S3中，空间相似性得分P_(l,l′)计算公式如下：

式中，S_(l,l′)为第l帧与第l′帧K个特征分块的加权距离之和，τ为加权常数。