用于VSLAM的数据处理方法及扫描终端与流程

本发明涉及一种用于vslam的数据处理方法及扫描终端。

背景技术：

slam是simultaneouslocalizationandmapping的缩写，意为“同时定位与建图”。它是指运动物体根据传感器的信息，一边计算自身位置，一边构建环境地图的过程。目前，slam的应用领域主要有机器人、虚拟现实和增强现实。其用途包括传感器自身的定位，以及后续的路径规划、场景理解。

随着传感器种类和安装方式的不同，slam的实现方式和难度会有很大差异。按传感器来分，slam主要分为激光、视觉两大类。其中，激光slam研究较早，理论和工程均比较成熟。

最早的slam雏形是在军事上的应用，主要传感器是军用雷达。slam技术发展到如今已经几十年，目前以激光雷达作为主传感器的slam技术比较稳定、可靠，仍然是主流的技术方案。但随着最近几年计算机视觉技术的快速发展，slam技术越来越多的应用于家用机器人、无人机、ar设备，基于视觉的visualslam(简称vslam)逐渐开始崭露头角。

现有技术中，空间中定位时不够精确，容易出错，而且运算速度慢。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中空间中定位时不够精确，容易出错，而且运算速度慢的缺陷，提供一种能够快速定位设备自身位置，方便系统计算以及室内物体的标定，不仅能够定位物体还能够获取物体的各个方向，方便扫描终端查找、获取位置的用于vslam的数据处理方法及扫描终端。

本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题：

一种用于vslam的数据处理方法，其特点在于，所述数据处理方法通过一扫描终端实现，所述数据处理方法包括：

所述扫描终端获取一目标空间的场景模型，并识别所述场景模型中的墙体；

根据所述墙体获取所述目标空间的基础框架模型；

以预设单位对所述基础框架模型设定空间坐标系；

获取所述扫描终端在所述空间坐标系的坐标以获取扫描终端在目标空间的位置。

较佳地，获取所述扫描终端在所述空间坐标系的坐标以获取扫描终端在目标空间的位置，包括：

所述扫描终端在所述目标空间内获取至少一3d影像；

对于3d影像中墙体上的一目标特征点，在所述基础框架模型中查找所述目标特征点的位置并获取所述位置在所述空间坐标系中的坐标；

根据所述扫描终端与目标特征点的位置关系获取所述扫描终端在所述空间坐标系的坐标。

较佳地，根据所述扫描终端与目标特征点的位置关系获取所述扫描终端在所述空间坐标系的坐标，包括：

所述扫描终端在所述目标空间内的拍摄位置获取两个3d影像；

根据拍摄位置到两个目标特征点的距离以及所述两个3d影像的拍摄方向所成夹角获取拍摄位置与目标特征点所在墙体之间的距离作为所述位置关系；

根据所述扫描终端与目标特征点的位置关系获取所述扫描终端在所述空间坐标系的坐标。

较佳地，所述扫描终端包括一已知高度的2d摄像头，所述场景模型为3d模型，获取所述扫描终端在所述空间坐标系的坐标以获取扫描终端在目标空间的位置，包括：

每一位置点生成一2d影像；

在2d摄像头所在水平面上按照预设规则获取2d摄像头在目标空间的位置，所述预设规则为在场景模型内的所述水平面上设置观测点并通过查找与所述2d影像相同的观测点处所获取的影像，将观测点的坐标作为所述2d摄像头的位置；

根据所述2d摄像头的位置获取所述扫描终端在所述空间坐标系的坐标。

较佳地，所述扫描终端获取一目标空间的场景模型，并识别所述场景模型中的墙体，包括：

所述扫描终端在目标空间中的若干位置点进行扫描；

每一位置点生成一3d模型，并获取每一3d模型中最远的平面；

识别每一3d模型上的拼接特征点；

利用相同拼接特征点将全部3d模型缝合以生成所述场景模型，根据每一3d模型上的所述最远的平面以及扫描终端移动的距离和方向获取场景模型中的墙体。

本发明还提供一种基于vslam的扫描终端，其特点在于，所述扫描终端包括一获取模块、一计算模块、一设定模块以及一定位模块，

所述获取模块用于获取一目标空间的场景模型，并识别所述场景模型中的墙体；

所述计算模块用于根据所述墙体获取所述目标空间的基础框架模型；

所述设定模块用于以预设单位对所述基础框架模型设定空间坐标系；

所述定位模块用于获取所述扫描终端在所述空间坐标系的坐标以获取扫描终端在目标空间的位置。

较佳地，所述扫描终端包括一拍摄模块以及一查找模块，

所述拍摄模块用于在所述目标空间内获取至少一3d影像；

对于3d影像中墙体上的一目标特征点，所述查找模块用于在所述基础框架模型中查找所述目标特征点的位置并获取所述位置在所述空间坐标系中的坐标；

所述定位模块用于根据所述扫描终端与目标特征点的位置关系获取所述扫描终端在所述空间坐标系的坐标。

较佳地，

所述拍摄模块用于在所述目标空间内的拍摄位置获取两个3d影像；

所述定位模块用于根据拍摄位置到两个目标特征点的距离以及所述两个3d影像的拍摄方向所成夹角获取拍摄位置与目标特征点所在墙体之间的距离作为所述位置关系；

所述定位模块用于根据所述扫描终端与目标特征点的位置关系获取所述扫描终端在所述空间坐标系的坐标。

较佳地，所述扫描终端包括一已知高度的2d摄像头，所述场景模型为3d模型，

所述2d摄像头用于每一位置点生成一2d影像；

所述定位模块用于在2d摄像头所在水平面上按照预设规则获取2d摄像头在目标空间的位置，所述预设规则为在场景模型内的所述水平面上设置观测点并通过查找与所述2d影像相同的观测点处所获取的影像，将观测点的坐标作为所述2d摄像头的位置；

所述定位模块还用于根据所述2d摄像头的位置获取所述扫描终端在所述空间坐标系的坐标。

较佳地，所述扫描终端还包括一生成模块以及一识别模块，

所述获取模块用于所述扫描终端在目标空间中的若干位置点进行扫描；

所述生成模块用于每一位置点生成一3d模型，并获取每一3d模型中最远的平面；

所述识别模块用于识别每一3d模型上的拼接特征点；

所述获取模块还用于利用相同拼接特征点将全部3d模型缝合以生成所述场景模型，根据每一3d模型上的所述最远的平面以及扫描终端移动的距离和方向获取场景模型中的墙体。

在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件，可任意组合，即得本发明各较佳实例。

本发明的积极进步效果在于：

本发明的用于vslam的数据处理方法及扫描终端能够快速定位设备自身位置，方便系统计算以及室内物体的标定，不仅能够定位物体还能够获取物体的各个方向，方便扫描终端查找、获取位置。

附图说明

图1为本发明实施例1的数据处理方法的流程图。

具体实施方式

下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。

实施例1

本实施例提供一种基于vslam的扫描终端，所述扫描终端为家用扫地机器人。

所述扫描终端包括一获取模块、一计算模块、一设定模块以及一定位模块，

所述获取模块用于获取一目标空间的场景模型，并识别所述场景模型中的墙体；

所述计算模块用于根据所述墙体获取所述目标空间的基础框架模型；

所述设定模块用于以预设单位对所述基础框架模型设定空间坐标系；

所述定位模块用于获取所述扫描终端在所述空间坐标系的坐标以获取扫描终端在目标空间的位置。

具体地，本实施例通过下述方式获取所述扫描终端在所述空间坐标系的坐标以获取扫描终端在目标空间的位置：

所述扫描终端包括一拍摄模块以及一查找模块，

所述拍摄模块用于在所述目标空间内获取至少一3d影像；

对于3d影像中墙体上的一目标特征点，所述查找模块用于在所述基础框架模型中查找所述目标特征点的位置并获取所述位置在所述空间坐标系中的坐标；

所述定位模块用于根据所述扫描终端与目标特征点的位置关系获取所述扫描终端在所述空间坐标系的坐标。

具体地，

所述拍摄模块用于在所述目标空间内的拍摄位置获取两个3d影像；

所述定位模块用于根据拍摄位置到两个目标特征点的距离以及所述两个3d影像的拍摄方向所成夹角获取拍摄位置与目标特征点所在墙体之间的距离作为所述位置关系；

所述定位模块用于根据所述扫描终端与目标特征点的位置关系获取所述扫描终端在所述空间坐标系的坐标。

所述扫描终端还包括一生成模块以及一识别模块，

所述获取模块用于所述扫描终端在目标空间中的若干位置点进行扫描；

所述生成模块用于每一位置点生成一3d模型，并获取每一3d模型中最远的平面；

所述识别模块用于识别每一3d模型上的拼接特征点；

所述获取模块还用于利用相同拼接特征点将全部3d模型缝合以生成所述场景模型，根据每一3d模型上的所述最远的平面以及扫描终端移动的距离和方向获取场景模型中的墙体。

参见图1，利用上述扫描终端，本实施例提供一种数据处理方法，包括：

步骤100、所述扫描终端获取一目标空间的场景模型，并识别所述场景模型中的墙体；

步骤101、根据所述墙体获取所述目标空间的基础框架模型；

本实施例中的基础框架模型是指房屋内的墙体所组成的模型，即排除了家具、电器等物体的模型。

步骤102、以预设单位对所述基础框架模型设定空间坐标系；

建立空间坐标系后就能够对基础框架模型中的家具和电器的位置、方向进行定位。

步骤103、所述扫描终端在所述目标空间内获取至少一3d影像；

步骤104、对于3d影像中墙体上的一目标特征点，在所述基础框架模型中查找所述目标特征点的位置并获取所述位置在所述空间坐标系中的坐标；

步骤105、根据所述扫描终端与目标特征点的位置关系获取所述扫描终端在所述空间坐标系的坐标。

本实施例中目标特征点在基础框架模型中的坐标已知，根据目标特征点获取扫描终端的坐标。

具体地，步骤105包括：

所述扫描终端在所述目标空间内的拍摄位置获取两个3d影像；

根据拍摄位置到两个目标特征点的距离以及所述两个3d影像的拍摄方向所成夹角获取拍摄位置与目标特征点所在墙体之间的距离作为所述位置关系；

根据所述扫描终端与目标特征点的位置关系获取所述扫描终端在所述空间坐标系的坐标。

步骤103至步骤105实现了获取所述扫描终端在所述空间坐标系的坐标以获取扫描终端在目标空间的位置。

其中，步骤100包括：

所述扫描终端在目标空间中的若干位置点进行扫描；

每一位置点生成一3d模型，并获取每一3d模型中最远的平面；

识别每一3d模型上的拼接特征点；

利用相同拼接特征点将全部3d模型缝合以生成所述场景模型，根据每一3d模型上的所述最远的平面以及扫描终端移动的距离和方向获取场景模型中的墙体。

实施例2

本实施例与实施例1基本相同，不同之处仅在于：

具体地，本实施例通过下述方式获取所述扫描终端在所述空间坐标系的坐标以获取扫描终端在目标空间的位置：

所述扫描终端包括一已知高度的2d摄像头，所述场景模型为3d模型，

所述2d摄像头用于每一位置点生成一2d影像；

所述定位模块用于在2d摄像头所在水平面上按照预设规则获取2d摄像头在目标空间的位置，所述预设规则为在场景模型内的所述水平面上设置观测点并通过查找与所述2d影像相同的观测点处所获取的影像，将观测点的坐标作为所述2d摄像头的位置；

所述定位模块还用于根据所述2d摄像头的位置获取所述扫描终端在所述空间坐标系的坐标。

相对应地，实施例1中步骤102后包括：

每一位置点生成一2d影像；

在2d摄像头所在水平面上按照预设规则获取2d摄像头在目标空间的位置，所述预设规则为在场景模型内的所述水平面上设置观测点并通过查找与所述2d影像相同的观测点处所获取的影像，将观测点的坐标作为所述2d摄像头的位置；

根据所述2d摄像头的位置获取所述扫描终端在所述空间坐标系的坐标。

虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。