上海电机学院饶蕾获国家专利权
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龙图腾网获悉上海电机学院申请的专利一种基于CNN的视觉先验地图的辅助定位方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN115908567B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-02-24发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202211601281.7,技术领域涉及:G06T7/73;该发明授权一种基于CNN的视觉先验地图的辅助定位方法是由饶蕾;宫宇宸;范光宇设计研发完成,并于2022-12-13向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种基于CNN的视觉先验地图的辅助定位方法在说明书摘要公布了:本发明涉及一种基于CNN的视觉先验地图的辅助定位方法,包括如下步骤:从单目相机获取图像信息,通过2D特征提取方法,获取2D直线特征,通过预训练好的图像深度估计CNN模型获取深度图像数据,根据所述2D直线特征以及所述深度图像数据构建视觉先验地图;针对所述图像信息,获取图像直线特征,根据所述图像直线特征以及所述视觉先验地图,实现视觉先验地图与图像直线特征的匹配,通过位姿估计获取偏移量,实现在空间环境中的定位。与现有技术相比,本发明实现在IMU缺乏高速运动难以获得噪声与偏差测量的情况下,利用提前构建的基于CNN的视觉先验地图获得精准的相机初始位姿估计,并降低视觉惯导里程计的累积误差。
本发明授权一种基于CNN的视觉先验地图的辅助定位方法在权利要求书中公布了:1.一种基于CNN的视觉先验地图的辅助定位方法,其特征在于,包括如下步骤: 从单目相机获取图像信息,通过2D特征提取方法,获取2D直线特征,通过预训练好的图像深度估计CNN模型获取深度图像数据,根据所述2D直线特征以及所述深度图像数据构建视觉先验地图; 针对所述图像信息,获取图像直线特征,根据所述图像直线特征以及所述视觉先验地图,实现视觉先验地图与图像直线特征的匹配,通过位姿估计获取偏移量,实现在空间环境中的定位, 通过2D直线特征提取方法,获取2D直线特征具体包括如下步骤: 根据所述图像信息,获取当前帧的直线特征和点特征,并分别与上一帧的直线特征和点特征进行匹配,获取关联直线特征和关联点特征; 根据各个所述关联直线特征和关联点特征间的距离,针对各个关联直线特征,获取周围的关联点特征值在预设范围内关联点数量,当关联点数量超过预设阈值后保留该关联直线特征,否则丢弃,最终剩余的关联直线特征作为所述2D直线特征, 所述的直线特征和点特征分别采用LSD直线特征提取算法和FAST角点检测算法获取, 所述的关联直线特征的获取包括如下步骤: 根据上一帧和当前帧的直线特征,构建LBD直线描述子,将当前帧与上一帧中的直线特征进行匹配,保留与上一帧中相关联的2D直线特征作为所述关联直线特征, 所述的关联点特征的获取包括如下步骤: 根据上一帧和当前帧的点特征,通过构建BRIEF点特征描述符,将当前帧与上一帧中的点特征进行匹配,使用RANSAC算法剔除错误的匹配结果,保留与上一帧中关联的2D点特征作为所述关联点特征, 当前帧中每个点特征与各个直线特征的距离采用下式获取: 式中,为点特征像素坐标,为直线特征中起始点的像素坐标,为直线特征中结束点的像素坐标, 根据所述2D直线特征以及所述深度图像数据构建视觉先验地图具体包括如下步骤: 针对所述深度图像数据,以所述2D直线特征为中心,构建预设大小的矩形,并分为多个宽度为1的小矩形; 针对每个小矩形,分别计算两侧的深度值之和,判断两侧的深度值之和是否超过预设的阈值,若是,选取两侧的深度值之和中最大的作为2D直线特征像素点的深度值,若否,以各个小矩形内所有像素深度值均值作为2D直线特征像素点的深度值,完成具有三维直线结构的视觉先验地图的构建, 通过位姿估计获取偏移量,实现在空间环境中的定位包括如下步骤: 根据当前帧和历史帧的图像信息,构建预设长度的滑动窗口,根据视觉先验地图与图像直线特征的匹配关系,构建滑动窗口的目标函数; 将投影直线与直线特征的夹角偏差以及投影直线与直线特征的距离偏差作为约束因子插入到位姿优化中,计算匹配误差达到最小时的偏移量; 在VINS-Mono算法运行过程中通过滑动窗口目标函数对相机位姿进行实时的误差优化,实现相机在空间环境中的定位。
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