回环检测方法、定位系统以及机器人与流程

本申请涉及机器人领域，并且，更具体地，涉及一种回环检测方法、定位系统以及机器人。

背景技术：

1、环境感知是机器人自主探索最重要的功能之一，是确保机器人可以稳定、安全作业最重要的功能。当前，在机器人上可以部署相机和主控芯片两大模块，其中，主控芯片可以通过同时定位与建图(simultaneous localization and mapping，slam)算法对相机采集的图像进行处理以实现定位与建图。

2、在实现定位与建图的过程中，需要加入回环检测步骤，即通过判断相机是否经过同一个地点采集相似的图像数据，从而提供当前图像数据与所有历史图像数据的关联信息，对当前图像数据进行约束，以修正累计误差。

3、现有技术中存在多种回环检测的技术方案，但现有方案未充分考虑环境因素，忽略方向信息，从而导致在相同位置不同方向的图像处理上存在缺陷，降低定位与建图的精度。为弥补上述缺陷，一般会通过激光雷达等额外的传感器获取额外的数据，并结合相机采集的图像数据进行处理以提高精度，但这将会增加系统的复杂度和资源消耗。

技术实现思路

1、本申请提供一种回环检测方法、定位系统以及机器人，能够提高回环检测的效率和准确度，提高回环的召回率，从而实现更精确、更可靠的定位和地图构建。

2、第一方面，提供了一种回环检测方法，所述方法包括：获取当前帧图像中特征点的第一描述子和历史帧图像集中至少一个历史帧图像特征点的第二描述子；计算所述第一描述子和所述第二描述子的相似度，根据所述相似度从所述历史帧图像集中确定第一候选图像子集；获取所述当前帧图像对应的当前位姿和所述至少一个历史帧图像对应的历史位姿的位姿差值，根据所述位姿差值从历史帧图像集中确定第二候选图像子集；根据所述第一候选图像子集和所述第二候选图像子集的交集确定关键帧图像，利用所述关键帧图像和所述当前帧图像进行回环检测得到回环检测结果。

3、本申请实施例中，能够基于第一候选图像子集和第二候选图像子集，确定关键帧图像，并基于关键帧图像和当前帧图像进行回环检测。本申请提供的回环检测方法既考虑了当前帧图像与历史帧图像的相似度，又考虑了当前帧图像和历史帧图像的位姿差值，如此可以能够更准确、更有效率地筛选出关键帧图像并进行回环检测，从而实现更精确、更可靠的定位和地图构建。

4、第二方面，提供了一种回环检测装置，该装置包括：获取单元，用于获取当前帧图像中特征点的第一描述子和历史帧图像集中至少一个历史帧图像特征点的第二描述子；处理单元，用于计算所述第一描述子和所述第二描述子的相似度，根据所述相似度从所述历史帧图像集中确定第一候选图像子集；获取所述当前帧图像对应的当前位姿和所述至少一个历史帧图像对应的历史位姿的位姿差值，根据所述位姿差值从历史帧图像集中确定第二候选图像子集；根据所述第一候选图像子集和所述第二候选图像子集的交集确定关键帧图像，利用所述关键帧图像和所述当前帧图像进行回环检测得到回环检测结果。

5、第三方面，提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有程序代码，当所述计算机程序代码在计算机上运行时，使得计算机执行上述第一方面中任意一种实现方式中的方法。

6、第四方面，提供一种计算机程序产品，该计算机产品包括计算机程序，当所述计算机程序被运行时，使得计算机执行上述第一方面中任意一种实现方式中的方法。

7、第五方面，提供了一种定位系统，包括：图像采集设备和主控芯片；所述图像采集设备，用于采集当前帧图像；所述主控芯片，用于根据第一方面中任意一种实现方式中的方法对所述当前帧图像进行处理得到回环检测结果，以根据所述回环检测结果对所述当前帧图像的当前位姿进行回环修正，得到所述定位系统的定位信息。

8、第六方面，提供了一种机器人，包括第五方面中的定位系统，该定位系统用于获取机器人本体的定位信息。

技术特征：

1.一种回环检测方法，其特征在于，所述方法包括：

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述至少一个历史帧图像对应的历史位姿以kd树的数据结构形式进行存储，所述获取所述当前帧图像对应的当前位姿和所述至少一个历史帧图像对应的历史位姿的位姿差值，根据所述位姿差值从历史帧图像集中确定第二候选图像子集，包括：

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，基于预设距离阈值从历史帧图像集中筛选符合要求的位姿差值对应的历史帧图像，得到第三候选图像子集包括：基于所述预设距离阈值获取kd树的搜索范围，根据所述kd树的搜索范围从所述历史帧图像集中筛选出符合要求的位姿差值对应的历史帧图像作为第三候选图像子集。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述kd树的搜索范围通过如下公式确定：

5.如权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，所述利用所述关键帧图像和所述当前帧图像进行回环检测得到回环检测结果，包括：

6.如权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，所述计算所述第一描述子和所述第二描述子的相似度，根据所述相似度从所述历史帧图像集中确定第一候选图像子集，包括：

7.如权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，所述当前帧图像特征点为所述当前帧图像的有效特征点，所述当前帧图像有效特征点的获取方法包括：

8.如权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，在获取所述第一描述子和第二描述子之前，所述方法还包括：

9.如权利要求1至4任一项所述的方法，其特征在于，在所述获取第一描述子和第二描述子之前，所述方法还包括：

10.一种定位系统，其特征在于，所述定位系统包括：图像采集设备和主控芯片；

11.一种机器人，其特征在于，包括机器人本体，以及如权利要求10所述的定位系统，所述定位系统用于获取机器人本体的定位信息。

12.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被执行时实现如权利要求1至9中任一项所述的方法。

技术总结本申请提供了一种回环检测方法、定位系统以及机器人，该方法包括：获取当前帧图像中特征点的第一描述子和历史帧图像集中至少一个历史帧图像特征点的第二描述子；计算第一描述子和第二描述子的相似度，并根据相似度从历史帧图像集中确定第一候选图像子集；获取当前帧图像对应的当前位姿和历史帧图像集中至少一个历史帧图像对应的历史位姿的位姿差值，根据位姿差值从历史帧图像集中确定第二候选图像子集；根据第一候选图像子集和第二候选图像子集的交集确定关键帧图像，利用关键帧图像和当前帧图像进行回环检测。通过上述方法，能够更准确、更有效率地筛选出关键帧图像并进行回环检测，从而实现更精确、更可靠的定位和地图构建。技术研发人员：庞敏健受保护的技术使用者：奥比中光科技集团股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/29