[发明专利]基于库位和二维码的停车场自动建图与高精度定位方法

摘要

本发明提出了一种基于库位和二维码识别的即时定位与建图(SLAM)方法，基于低成本的前视单目相机以及由鱼眼相机组成的环视系统，对环境中的库位、库位编号以及预先布设的二维码进行鲁棒识别；利用低成本的惯性导航设备对车辆航向以及速度进行观测；利用SLAM算法实现对环境中的库位以及二维码标记的位置的优化估计，实现车库平面分布图自动构建，并利用建图结果实现无人车的实时高精度分米级定位。

主权项

1.基于库位和二维码的停车场自动建图与高精度定位方法，其特征在于，包括如下过程：/n步骤1、通过前视单目相机以及鱼眼环视相机获得车辆前方以及车辆四周地面的图像信息，所述图像信息是单目相机采集的车库中张贴的二维码标志和环视相机采集的俯视图；/n包括视觉传感器布置与标定：/n步骤1.1视觉传感器布置/n采用1个前视相机和4个鱼眼环视相机；所述前视相机布置于汽车前挡风玻璃与后视镜之间；所述鱼眼环视相机布置于车辆前后保险杠，以及左右后视镜；/n步骤1.2标定/n通过棋盘格内参标定法分别对前视相机和鱼眼相机的内参数进行标定，通过地面标志点对鱼眼相机的外参数进行标定，获得拼接后的俯视图；/n步骤2、从前视图像中识别并提取二维码标志的类型和二维码的四个角点，利用二维码的平面假设计算车辆与二维码之间的相对位置关系；/n步骤2.1二维码布置/n将二维码打印，然后将其张贴在停车场的立柱与墙面之上；/n步骤2.2检测并计算车辆与二维码之间的相对位置关系；/n步骤3、从环视图像中提取库位的边界线，计算库位边界在车辆坐标系中的坐标，同时对库位的编号进行识别；/n步骤3.1库位布置/n库位需为停车场标准库位，其包括平直的库位线以及库位编号，库位编号由英文字母与阿拉伯数字组成；/n步骤3.2检测并计算/n在获得环视相机俯视图后，利用机器视觉方法，检测俯视图中的停车库位线与库位编号；由于俯视图标定在步骤2构建的车身坐标系下，车身坐标系的x轴方向垂直航向向右，y轴方向沿航向指向车辆行驶方向，因此库位在靠近车身的两个库位角点坐标能够直接读出，远离车身的两个角点坐标利用库位规则估算得到；/n步骤4、利用二维码标志的编号、库位位置和编号，对重复观测的库位以及二维码进行离线闭环优化，消除累积噪声；/n通过不断重复观测二维码标记或库位位置来修正累积误差，在离线建图过程中，使用图优化方法建立地图；/n所述图优化方法，是以图的方式来建立优化模型，图由结点和边组成，所述结点是指每个时刻车辆所在位置、各视觉标记所在位置，各视觉标记为二维码与库位，所述边是指两时刻间基于惯性导航的推算结果，或每个时刻车辆与视觉标记的相对坐标差；每观测到一个新的视觉标记或车辆发生了位移，则在图模型中增加一个新的结点和一条边，在添加所有数据后，根据图模型中边和结点的关系，列出边误差方程，使用高斯牛顿法迭代进行优化；/n步骤5、实时通过扩展卡尔曼滤波器优化融合基于库位和二维码分别求解出的车辆位置信息，以及通过惯性导航观测得到的车辆位移信息，实现优化建图；/n步骤6、利用图优化方法对建图结果进行多次优化，提高建图的精度：/n首先对结点和边进行均匀采样，进行全局图优化，再以全局图中的点为基准，进行局部图优化；/n步骤7、将建图结果进行保存，生成停车场库位平面地图；在线定位时通过已生成的建图结果，通过对库位边界以及二维码的实时识别优化求解当前车辆的位置，实现分米级的高精度定位。/n