[发明专利]一种融合GNSS与多视角视觉的建图方法和系统

权利要求书

1.一种融合GNSS与多视角视觉的建图方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)通过GNSS测量值的时间戳约束多视角视觉图像的更新时间使得GNSS测量值与多视角视觉图像对齐，然后对多视角的视觉图像进行位姿估计，得到各视角的初始关键帧位姿以及后续各时刻的关键帧位姿；

(2)将各视角下当前关键帧位姿和前一关键帧位姿转换至站心坐标系下，计算相对位姿，将当前关键帧位姿与相对位姿之和作为当前关键帧的视觉观测值，以对齐后的当前关键帧GNSS测量值与当前关键帧视觉观测值之差最小为目标，求解各视角下当前关键帧的全局优化位姿；

(3)利用单视角下当前关键帧的全局优化位姿更新单视角局部地图，当多视角视觉图像对齐、多视角之间的关键帧深度值之差在视觉误差范围内且多视角的当前关键帧相对初始关键帧的位姿平移关系在视角位置误差范围内时，满足时间一致性约束和空间一致性约束，对多视角局部地图进行融合，得到全局一致的地图。

2.如权利要求1所述的一种融合GNSS与多视角视觉的建图方法，其特征在于，所述空间一致性约束的具体实现方式为：

其中，为视觉误差，为多视角中某一视角的关键帧深度值，为多视角中其他视角的关键帧深度值，b为其他视角对应的相机基线，f为其他视角对应的相机的焦距，σ为其他视角与某一视角的视差，为位置误差，0＜b＜1，为某一视角的当前关键帧相对初始关键帧的位姿平移关系，为其他视角的当前关键帧相对于某一视角初始关键帧的位姿平移关系，为其他视角与某一视角的外部位置参数关系，C为某一视角的相对位姿。

3.如权利要求1或2所述的一种融合GNSS与多视角视觉的建图方法，其特征在于，所述步骤(1)中的对齐方式为：

由GNSS测量值的更新频率f，设置容忍时间

由GNSS测量值的更新时间t_gnss得到时间戳[t_gnss-ts，t_gnss+ts]，多视角的视觉图像在时间戳内更新，则GNSS测量值与多视角视觉图像对齐，进行后续运算。

4.如权利要求1或2所述的一种融合GNSS与多视角视觉的建图方法，其特征在于，所述步骤(3)中的对齐方式为：

由多视角中某一视角视觉图像的更新频率f，设置容忍时间0＜a＜1；

由多视角中某一视角视觉图像的更新时间t_gnss得到时间戳[t_gnss-ts，t_gnss+ts]，多视角中其他视角的视觉图像在时间戳内更新，则其他视角与某一视角的视觉图像对齐，进行后续运算。

5.如权利要求1或2所述的一种融合GNSS与多视角视觉的建图方法，其特征在于，所述相对位姿通过如下方式得到：

将各视角下当前关键帧位姿和前一关键帧位姿从局部坐标系转换至站心坐标系下，所述局部坐标系为多视角对应的相机坐标系，其z轴与站心坐标系对齐，所述站心坐标系为的x、y、z轴分别指向东、北、天，站心坐标系的原点是在全局坐标系上的一个点，是用来连接全局坐标系和局部坐标系的半全局坐标系，全局坐标系以地球质心为原点，x-y平面与赤道平面重合，x轴指向本初子午线，z轴指向北极，然后计算当前关键帧位姿和前一关键帧位姿的相对位姿。

6.如权利要求5所述的一种融合GNSS与多视角视觉的建图方法，其特征在于，所述全局优化位姿求解前还包括：

将GNSS测量值由全局坐标系转换到站心坐标系，GNSS测量值在全局坐标系下的坐标值为对应在站心坐标系下的坐标值为[e n u]^T，二者转换方式如下：

其中，坐标差值通过下式得到：

其中，e为全局坐标系的椭球离心率，N为基准椭球体的曲率半径，站心坐标系原点的经度、纬度和高度为λ₀、和h₀，N₀为站心坐标系原点对应的基准椭球体的曲率半径。