[发明专利]一种基于视觉词袋的移动机器人地图闭环检测方法

摘要

本发明公开了一种基于视觉词袋的移动机器人地图闭环检测方法，该方法提出基于视觉字典的图像相似性检测算法，并将该算法作为闭环检测的前端，即通过图像相似性检测可判断候选闭环节点，然后采用时间约束和空间位置验证的方法进一步确定闭环节点；经过大量实验证明，本发明提出的闭环检测方法能够对各种不同的闭环进行准确的检测，且算法计算速度快，可适应SLAM对闭环检测部分较高的实时性要求。

主权项

一种基于视觉词袋的移动机器人地图闭环检测方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：利用场景中的多幅图像中的ORB特征点，构建场景图像视觉字典模型；步骤2：在移动机器人前进过程中，通过自身的摄像头实时采集当前场景图像序列；步骤3：利用场景图像视觉字典模型，依次提取当前场景图像序列中每一帧图像对应的字典向量；步骤4：基于字典向量间的相似性以及图像的相对运动估计，提取当前场景图像序列中的关键帧，并将提取关键帧按提取顺序进行存储；若当前待判断图像满足以下公式，则判定为关键帧：S≤Skf∪R≥Rkf∪T≥Tkf其中，S、R、T依次表示当前待判断图像与上一次获得的关键帧图像之间的视觉字典相似性、旋转分量、平移分量，Skf表示第一相似性阈值，Rkf表示旋转分量阈值，Tkf表示平移分量阈值；以第一帧待判断图像作为第一帧关键帧；步骤5：基于最新提取的关键帧和关键帧存储序列中的关键帧，进行闭环检测；步骤5.1：以关键帧存储序列中未被选取的第一帧关键帧作为待比较关键帧Ik；步骤5.2：将最新提取关键帧It与待比较关键帧的时间间隔进行判断，若t‑k≥εt，则进入步骤5.3，否则，判断所有关键帧是否被选取完，若是，则返回步骤4，否则，选取关键帧存储序列中未被选取的下一帧关键帧作为待比较关键帧，重复步骤5.2；步骤5.3：若则最新提取关键帧It作为候选闭环节点，同时进入步骤5.4，否则，选取关键帧存储序列中未被选取的下一帧关键帧作为待比较关键帧，重复步骤5.2；表示It和Ik对应的视觉向量的相似性；步骤5.4：若It和Ik之间的相对运动估计Tt,k对应的欧氏距离Dt,k不大于设定的距离阈值εd，则It和Ik形成闭环，否则，选取关键帧存储序列中未被选取的下一帧关键帧作为待比较关键帧，重复步骤5.2，直到关键帧存储序列中所有关键帧均被选取完毕，进入步骤3，对场景图像序列帧下一帧图像是否为关键真的判断；其中，εt表示时间间隔阈值，εS表示第二相似性阈值，εd表示距离阈值。