[发明专利]视觉地图构建、定位、导航方法及系统、计算机存储介质

权利要求书

1.一种适用于封闭环境的视觉地图构建方法，其特征在于，包括：

获取封闭环境的实景图像集及特殊控制点集；

基于所述实景图像集构建三维视觉地图，获得所述特殊控制点集对应于所述三维视觉地图的特殊三维坐标集；所述三维视觉地图包括：三维图像特征集及对应所述三维图像特征集的三维点云坐标集；

获取所述封闭环境的二维平面地图，获得所述特殊控制点集对应于所述二维平面地图的特殊二维坐标集；所述二维视觉地图包括：所述二维图像坐标集；

计算所述特殊三维坐标集与特殊二维坐标集之间的变换矩阵，以建立所述三维视觉地图与二维平面地图之间的坐标元素对应关系；

基于所述三维视觉地图、二维平面地图及所述三维视觉地图、二维平面地图之间坐标元素的对应关系形成视觉地图文件。

2.如权利要求1所述的视觉地图构建方法，其特征在于，所述获取封闭环境的实景图像集包括：拍摄若干实景图像，并利用所述实景图像组成所述实景图像集。

3.如权利要求1所述的视觉地图构建方法，其特征在于，所述获取封闭环境的实景图像集包括：拍摄实景视频，从所述实景视频中抽取若干图像帧，并利用所述实景图像帧组成所述实景图像集。

4.如权利要求1所述的视觉地图构建方法，其特征在于，所述特殊控制点集是通过对所述封闭空间的特定位置进行预先选取形成的。

5.如权利要求1所述的视觉地图构建方法，其特征在于，所述基于所述实景图像集构建三维视觉地图包括：

对所述实景图像集提取对应的三维图像特征集；

利用运动恢复结构算法或视觉SLAM技术输出所述三维图像特征集对应的三维点云坐标集及所述三维视觉地图模型。

6.如权利要求1所述的视觉地图构建方法，其特征在于，所述特殊控制点集包括：第1至第N个特殊控制点，N为大于1的自然数；

所述特殊三维坐标集包括：第1至第N个特殊控制点在所述三维视觉地图坐标系的三维坐标，即{(x_i，y_i，z_i)|i∈[1，N]}；x_i为第i个特殊控制点在所述三维视觉地图坐标系x轴方向的坐标，y_i为第i个特殊控制点在所述三维视觉地图坐标系y轴方向的坐标，z_i为第i个特殊控制点在所述三维视觉地图坐标系z轴方向的坐标；

所述特殊二维坐标集包括：第1至第N个特殊控制点在所述二维平面地图坐标系的二维坐标，即{(u_i，v_i)|i∈[1，N]}；u_i为第i个特殊控制点在所述二维平面地图坐标系u轴方向的坐标，v_i为第i个特殊控制点在所述二维平面地图坐标系v轴方向的坐标；

所述计算所述特殊三维坐标集与特殊二维坐标集之间的变换矩阵包括：

设所述三维视觉地图坐标系z轴方向为所述三维视觉地图的高度方向，R为旋转矩阵，t是平移向量，c是缩放系数，T为所述变换矩阵，基于算式①及算式②以得到T值：

该算式①为：

该算式②为：

e为的计算值。

7.如权利要求6所述的视觉地图构建方法，其特征在于，所述基于算式①及算式②以得到T值包括：求解e值最小化以得到T值。

8.一种适用于封闭环境的视觉地图定位方法，基于如权利要求1至7任一项方法所构建的视觉地图，其特征在于，包括：

获取设备观测图像；

提取所述观测图像的观测图像特征集；

将所述观测图像特征集与所述三维图像特征集进行图像特征匹配，以得到三维图像匹配特征集；

在所述三维点云坐标集中提取与所述三维图像匹配特征集对应三维点云匹配坐标集；

基于所述三维图像匹配特征集及三维点云匹配坐标集求得设备位姿。