一種視覺里程計，包括圓盤底座、相機、USB多路接口、處理器、慣性測量器，所述處理器和所述慣性測量器集成在所述圓盤底座的中心，所述慣性測量器與所述處理器相連接，所述USB接口有多個，所述USB接口一端與所述處理器相連接，另一端與所述相機連接，所述相機的數量為四個，所述相機的中心位于所述圓盤底座的圓周上，所述相鄰相機之間的夾角為90°，相機與系統中心有一定的距離。本實用新型專利技術提供的視覺里程計，綜合了全向單目視覺里程計以及立體視覺里程計的優勢，既具有視野范圍大，能夠使特征點長時間保留在視野當中，避免了特征點不足而引起的里程計失效，又可以獲得視覺里程計運動軌跡的絕對尺度。
【技術實現步驟摘要】
本技術涉及計量領域，特別是涉及一種視覺里程計。
技術介紹
視覺里程計的原理是對單個或多個相機所拍攝的圖像進行處理，從而計算出拍攝圖像的過程中攝像機的運動狀態。視覺里程計作為當前計算機視覺技術的研究熱點，在室內移動測量以及機器人行業中有很高的應用價值。一般的視覺里程計根據所使用的視覺系統的不同，可以分為單目視覺里程計和立體視覺里程計。單目視覺里程計：單目視覺里程計的缺點是所計算的運動信息缺少絕對尺度(即運動軌跡不具備實際比例尺)，因此需要額外的約束或者假設條件(如控制點等)。由于不具備絕對尺度，在不具備控制信息的陌生環境中，單目視覺里程計并不能還原出真實的運動距離以及軌跡，這使得單目視覺里程計的應用環境收到限制。立體視覺里程計：通過固定基線以及三角測量原理，立體視覺里程計可以得到所拍攝圖像的深度信息，通過深度信息，立體視覺里程計可以得到運動的絕對尺度。然而立體視覺里程計不具備的單目視覺里程計的寬廣視野，三維點建立的范圍較小，當視野內物體不具備明顯特征點時，視覺里程計容易失效。
技術實現思路
本技術的目的是提供一種視覺里程計，既具有視野范圍大，能夠使特征點長時間保留在視野當中，避免了特征點不足而引起的里程計失效，又可以獲得視覺里程計運動軌跡的絕對尺度。為實現上述目的，本技術提供了如下方案：一種視覺里程計，包括圓盤底座、相機、USB接口、處理器、慣性測量器，所述處理器和所述慣性測量器集成在所述圓盤底座的中心，所述慣性測量器與所述處理器相連接，所述USB接口有多個，所述USB接口一端與所述處理器相連接，另一端與所述相機連接，所述相機的數量為四個，所述相機的中心位于所述圓盤底座的圓周上，所述相鄰相機之間的夾角為90°，所述相機的傳感器距離所述圓盤底座中心大于等于10cm。可選的，所述相機的鏡頭采用魚眼鏡頭，所述魚眼鏡頭的有效視角大于等于110°。可選的，所述里程計還包括WIFI模塊，所述WIFI模塊集成在所述處理器上，所述處理器計算所述里程計的運動軌跡，并將運算結果通過所述WIFI模塊或所述USB接口傳輸至移動設備。可選的，所述DSP處理器上搭載有圖像處理器。可選的，所述移動設備與計算機通信連接，所述移動設備將所述運算結果傳輸至所述計算機中，在所述計算機中實現全景的拼接顯示以及所述里程計的運動軌跡的計算。可選的，所述處理器計算所述里程計的運動軌跡所采用的公式為其中u1為空間直線以及系統中心所在平面的法線向量，v1為空間直線的方向向量，u2為下一時刻所述空間直線以及系統中心所在平面的法線向量，v2為下一時刻所述空間直線的方向向量，所述系統中心為系統坐標系的原點，所述系統坐標系為以所述四個相機的幾何中心為原點建立的坐標系，R為所述相機在系統坐標系中的旋轉矩陣，t為所述相機在系統坐標系中的偏移向量，R由所述慣性測量器提供。根據本技術提供的具體實施例，本技術公開了以下技術效果：本技術提供的視覺里程計，綜合了全向單目視覺里程計以及立體視覺里程計的優勢，既具有視野范圍大，能夠使特征點長時間保留在視野當中，避免了特征點不足而引起的里程計失效，又可以獲得視覺里程計運動軌跡的絕對尺度。附圖說明為了更清楚地說明本技術實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本技術的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動性的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。圖1為本技術實施例視覺里程計的結構示意圖的俯視圖；圖2為本技術實施例視覺里程計的結構示意圖的側視圖。1、圓盤底座 2、相機 3、USB多路接口 4、集成結構具體實施方式下面將結合本技術實施例中的附圖，對本技術實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本技術一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本技術中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本技術保護的范圍。本技術的目的是提供一種視覺里程計，該視覺里程計既具有廣泛的視野，能夠使特征點長時間保留在視野當中，又可以獲得視覺里程計運動軌跡的絕對尺度。為使本技術的上述目的、特征和優點能夠更加明顯易懂，下面結合附圖和具體實施方式對本技術作進一步詳細的說明。圖1為本技術實施例視覺里程計的結構示意圖的俯視圖，如圖1所示，塑料圓盤底座1中心有一個USB多路接口3，連接著四個USB3.0相機2，每個相機2的中心均位于圓盤底座1的圓周上，而且相鄰相機之間的夾角為90°，相機2使用魚眼鏡頭，有效視場角≥110°，集成結構4位于盤底座的中心，由處理器DSP、WIFI模塊、慣性測量器IMU構成，四臺相機的圖像可以通過USB接口實時傳輸給處理器DSP，處理器DSP實時處理所傳入的四臺相機的圖像，并結合慣性測量器IMU提供的翻滾角以及俯仰角計算出視覺里程計的方向角以及中心位置。圖2為本技術實施例視覺里程計的結構示意圖的側視圖，如圖2所示，圓盤底座1的直徑長度D越大，精度越高，測量范圍越遠。本技術中圖像特征點提取、全景拼接、系統中心位置解算等過程皆在處理器DSP中進行運算，并通過USB線或DSP上集成的WIFI模塊將結果實時傳輸到其他設備上，不需要額外耗費其余外接設備的運算能力。為保證DSP能夠同時處理四臺相機所傳回的視頻，DSP上搭載有強大的圖像處理器GPU。本技術提供的視覺里程計相機將采集的圖像通過USB接口實時的傳輸給處理器DSP，處理器DSP對提取圖像中的特征點，并結合慣性測量器IMU提供的翻滾角以及俯仰角計算出視覺里程計的方向角以及中心位置，并通過USB接口或是WIFI模塊將計算結果傳輸到其他移動設備上，其他移動設備再與計算機進行通信連接并將計算結果傳輸到計算機上，計算機再根據接收到的數據將圖像拼接并顯示，同時顯示出視覺里程計的運動軌跡的絕對位置。本技術提供的視覺里程計定位方法包括以下兩步：1、約束方程的求取為了描述視覺里程計的相機系統，使用普呂克矢量來分別描述由每一條由不同攝影中心所發出的光線。給定兩個在三維齊次坐標系中的點A＝[ax ay az aw]T和B＝[bx by bzbw]T，兩點所在空間直線可以用普呂克矢量來表示，它是一個六維向量L＝[u，v]T＝[L1 L2L3 L4 L5 L6]T，其中u為空間直線以及系統中心所在平面的法線向量，v為空間直線的方向向量： u T = [ L 1 本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種視覺里程計，其特征在于，包括圓盤底座、相機、USB接口、處理器、慣性測量器，所述處理器和所述慣性測量器集成在所述圓盤底座的中心，所述慣性測量器與所述處理器相連接，所述USB接口有多個，所述USB接口一端與所述處理器相連接，另一端與所述相機連接，所述相機的數量為四個，所述相機的中心位于所述圓盤底座的圓周上，所述相鄰相機之間的夾角為90°。
【技術特征摘要】
1.一種視覺里程計，其特征在于，包括圓盤底座、相機、USB接口、處理器、慣性測量器，所述處理器和所述慣性測量器集成在所述圓盤底座的中心，所述慣性測量器與所述處理器相連接，所述USB接口有多個，所述USB接口一端與所述處理器相連接，另一端與所述相機連接，所述相機的數量為四個，所述相機的中心位于所述圓盤底座的圓周上，所述相鄰相機之間的夾角為90°。2.根據權利要求1所述的視覺里程計，其特征在于，所述相機的鏡頭采用魚眼鏡頭，所述魚眼鏡頭的有效視角大于等于110°，所述相機的傳感器中心距離所述圓盤底座中...
【專利技術屬性】
技術研發人員：鐘若飛，黃小川，宮輝力，
申請(專利權)人：首都師范大學，南京泰司空間信息科技有限公司，
類型：新型
國別省市：北京;11
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