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专利号: 2021113762060
申请人: 江苏科技大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 计算;推算;计数
更新日期:2025-12-24
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于自适应鲁棒核的单目视觉惯性SLAM方法,其特征在于,包括:在单目初始化时对当前帧与参考帧进行初始特征匹配,并行计算单应矩阵和基础矩阵两个运动模型,并通过几何鲁棒信息含量选择单应矩阵或者基本矩阵,进行模型分解以及光束法平差BA优化;

在局部建图线程构建最小化重投影误差的成本函数,采用自适应鲁棒核应用于BA优化;

在回环检测线程利用自适应鲁棒核减少回环校正过程中的累积误差。

2.根据权利要求1所述的基于自适应鲁棒核的单目视觉惯性SLAM方法,其特征在于,通过几何鲁棒信息含量的模型选择,表示为:其中,G为几何鲁棒信息含量,k表示关键点序列号,L为稳健函数,e表示重投影误差,用于限制重投影误差的大小,β表示模型的大小,其中β=2为单应矩阵,β=3为基本矩阵,n为两个关键帧之间跟踪的地图点数量,表示模型中的自由度数,其中 表2

示基本矩阵, 表示单应矩阵,θ表示关键点定位误差的协方差,λ表示数据的维数,两帧之间的二维对应λ=4。

3.根据权利要求1所述的基于自适应鲁棒核的单目视觉惯性SLAM方法,其特征在于,自适应鲁棒核的核函数ρ表示为:其中,μ,ω,c为参数,常数c>0用于约束μ=0附近二次损失区域规模。

4.根据权利要求3所述的基于自适应鲁棒核的单目视觉惯性SLAM方法,其特征在于,在局部建图线程,最小化重投影误差的成本函数,表示为:其中,R为旋转矩阵,t为平移向量, 为所有匹配特征点的集合,ρ为鲁棒核函数,α为投影坐标,X为投影点在世界坐标系中的坐标, 表示重投影误差的二范数平方和。

5.根据权利要求3所述的基于自适应鲁棒核的单目视觉惯性SLAM方法,其特征在于,在回环检测线程,自适应鲁棒核函数应用于Sim(3)求解,表示为:其中,S12为变换矩阵,p1,i为关键帧1中的关键点i,p1,j为关键帧2中与i匹配的关键点j,P1,i为关键点i在世界坐标系的3D坐标,P2,j为与关键点i匹配的关键点j在世界坐标系的3D坐标,N为匹配的关键点数,πi(i=1,2)表示投影函数。

6.一种基于自适应鲁棒核的单目视觉惯性SLAM系统,其特征在于,包括:单目初始化模块,用于对当前帧与参考帧进行初始特征匹配,并行计算单应矩阵和基础矩阵两个运动模型,并通过几何鲁棒信息含量选择单应矩阵H或者基本矩阵F,进行模型分解以及光束法平差BA优化;

局部建图模块,用于构建最小化重投影误差的成本函数,采用自适应鲁棒核应用于BA优化;

以及,回环检测模块,用于利用自适应鲁棒核减少回环校正过程中的累积误差。

7.根据权利要求6所述的基于自适应鲁棒核的单目视觉惯性SLAM系统,其特征在于,所述单目初始化模块中,通过几何鲁棒信息含量的模型选择,表示为:其中,G为几何鲁棒信息含量,k表示关键点序列号,L为稳健函数,e表示重投影误差,用于限制重投影误差的大小,β表示模型的大小,其中β=2为单应矩阵,β=3为基本矩阵,n为两个关键帧之间跟踪的地图点数量,表示模型中的自由度数,其中 表示2

基本矩阵, 表示单应矩阵,θ表示关键点定位误差的协方差,λ表示数据的维数,两帧之间的二维对应λ=4。

8.根据权利要求6所述的基于自适应鲁棒核的单目视觉惯性SLAM系统,其特征在于,自适应鲁棒核的核函数ρ表示为:其中,μ,ω,c为参数,常数c>0用于约束μ=0附近二次损失区域规模。

9.根据权利要求6所述的基于自适应鲁棒核的单目视觉惯性SLAM系统,其特征在于,所述局部建图模块中,最小化重投影误差的成本函数,表示为:其中,R为旋转矩阵,t为平移向量, 为所有匹配特征点的集合,ρ为鲁棒核函数,α为投影坐标,X为投影点在世界坐标系中的坐标, 表示重投影误差的二范数平方和;

所述回环检测模块中,自适应鲁棒核函数应用于Sim(3)求解,表示为:其中,S12为变换矩阵,p1,i为关键帧1中的关键点i,p1,j为关键帧2中与i匹配的关键点j,P1,i为关键点i在世界坐标系的3D坐标,P2,j为与关键点i匹配的关键点j在世界坐标系的3D坐标,N为匹配的关键点数,πi(i=1,2)表示投影函数。

10.一种计算机系统,包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序,其特征在于,所述计算机程序被加载至处理器时实现根据权利要求1‑5任一项所述的基于自适应鲁棒核的单目视觉惯性SLAM方法。