买专利卖专利找龙图腾，真高效！ 查专利查商标用IPTOP,全免费！专利年费监控用IP管家,真方便！

申请/专利权人：浙江大学

摘要：本发明公开了一种基于鸟瞰图特征的通用直接全局定位方法、系统及设备，涉及自动驾驶和移动机器人导航领域。本发明通过直接估计位姿而不依赖中间的地点识别来实现全局定位。该方法利用基于鸟瞰图特征的等变表征理论，将位姿估计解耦为旋转和平移估计，利用拉东变换、傅里叶变换和卷积神经网络的性质，设计了分别对旋转和平移具有等变性的特征图。基于特征的旋转平移等变性，通过互相关算法推导出相对位姿，将得到的相关值作为相似度用于全局定位，从而有效降低搜索空间的维度。本发明不局限于单一传感器构型，支持不同传感器的输入，实现了通用、准确、高效的全局定位。

主权项：1.一种基于鸟瞰图特征的通用直接全局定位方法，其特征在于，包括：S1、获取由搭载于移动机器人上的车载传感器实时采集的传感器数据，并将传感器数据转换为多通道的鸟瞰图特征后作为当前查询帧；S2、将所述鸟瞰图特征通过拉东变换得到多通道的正弦图，使鸟瞰图特征中的旋转和平移分别被转换为正弦图中沿纵轴和横轴的平移；然后通过一维卷积神经网络从正弦图中提取特征图，并将特征图进行一维傅里叶变换和取幅度操作，得到当前查询帧对应的旋转等变平移不变的幅度谱；读取事先存储于地图数据库中各地图关键帧对应的幅度谱，将当前查询帧对应的幅度谱分别与每帧地图关键帧对应的幅度谱沿正弦图纵轴进行一维互相关计算，以相关系数最大化为原则确定当前查询帧与对应地图关键帧之间的第一相似度和相对旋转角度；S3、利用所述相对旋转角度对所述鸟瞰图特征进行旋转补偿，并利用二维卷积神经网络从旋转补偿后的鸟瞰图特征中提取旋转不变平移等变的平移鸟瞰图特征；读取事先存储于地图数据库中各地图关键帧对应的平移鸟瞰图特征，将当前查询帧对应的平移鸟瞰图特征分别与每帧地图关键帧对应的平移鸟瞰图特征沿正弦图横轴进行二维互相关计算，以相关系数最大化为原则确定当前查询帧与对应地图关键帧之间的第二相似度和相对平移；S4、从地图数据库中选择所述第二相似度最大的地图关键帧作为定位帧，并以定位帧对应的所述相对旋转角度和所述相对平移构成当前查询帧与定位帧之间的初步相对位姿；将当前查询帧与定位帧之间的初步相对位姿进一步输入精细位姿估计器中，在初步相对位姿的基础上进一步估计得到更准确的最终相对位姿，完成移动机器人的全局定位；所述S1中，车载传感器为视觉相机，所述传感器数据为由视觉相机采集的多目图像，多目图像转换得到所述鸟瞰图特征的方法为：先利用ResNet-50特征提取器对多目图像进行特征提取，得到多目图像特征；再利用深度预测网络预测每目图像的深度分布；最后基于每目图像的深度分布，将多目图像特征从透视视图投影到鸟瞰图中，得到统一的鸟瞰图特征；所述S4中，精细位姿估计器包含穷举模块和最终位姿估计模块；所述穷举模块中，以当前查询帧与定位帧之间的初步相对位姿为中心，在预设的邻域范围内采样一系列候选相对旋转角度；所述最终位姿估计模块中，先利用每个候选相对旋转角度对所述鸟瞰图特征进行旋转补偿，再利用所述二维卷积神经网络从经过候选相对旋转角度旋转补偿后的鸟瞰图特征中提取旋转不变平移等变的候选平移鸟瞰图特征；然后将每个候选平移鸟瞰图特征分别与所述定位帧对应的平移鸟瞰图特征沿正弦图横轴进行二维互相关计算，以相关系数最大化为原则确定所述定位帧与对应候选平移鸟瞰图特征之间的第三相似度和相对平移；最后选择使第三相似度最大化的候选相对旋转角度以及对应的相对平移，作为输出的最终相对位姿。

全文数据：

权利要求：

百度查询： 浙江大学 基于鸟瞰图特征的通用直接全局定位方法、系统及设备