CN103325296A - 用于即时定位与地图构建的信息处理方法和设备 - Google Patents
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Abstract
公开了用于即时定位与地图构建的信息处理方法和设备。所述方法应用于一可移动电子设备中，所述可移动电子设备被用于未知环境的即时定位与地图构建(SLAM)，所述未知环境至少包括第一场景和第二场景；其特征在于，所述方法包括如下步骤：获取一帧观测数据；根据当前帧和第一场景的有效历史帧进行SLAM，并且在当前帧满足第一预定条件的情况下，将当前帧加为第一场景的有效历史帧；当第一场景满足第二预定条件时，判断是否存在第二场景；如果不存在第二场景，则创建第二场景，否则将当前帧加为第二场景的有效帧；当第二场景满足第三预定条件时，丢弃第一场景的数据，并且以第二场景进行SLAM。
Description
技术领域
本发明涉及用于即时定位与地图构建的信息处理方法和设备。更具体地说，涉及在至少包括第一场景和第二场景的未知环境中进行即时定位与地图构建的信息处理设备和方法。
背景技术
即时定位与地图构建(Simultaneous Localization and Mapping，SLAM)是目前在机器人定位方面的热门研究课题。所谓SLAM就是将移动机器人定位与环境地图创建融为一体，即机器人在运动过程中根据自身位姿估计和传感器对环境的感知构建增量式环境地图，同时利用该地图实现自身的定位。
当机器人长时间运行以进行SLAM时，所经历的场景规模不断扩大，SLAM的执行开销将会变得不可接受，最终不能满足实时SLAM的要求，其核心问题是在大规模场景中如何实现实时SLAM的问题。
现有的解决方案根据地理空间将大规模场景划分为多个小规模场景，对每个子场景进行实时SLAM，最终将SLAM生成的多个子场景合并为全局大规模场景。
然而，在这种方式中，随着子场景的切换，SLAM将完全重新开始，两个相续的SLAM所构建出的子场景地图会产生较大的偏差，严重影响最终全局地图的准确度。图1A示出了将大规模场景划分为多个小规模场景的示意图，而图1B示出了现有技术中由于子地图的误差对全局地图产生的影响的图。
发明内容
鉴于以上情形，期望提供新的用于即时定位与地图构建的信息处理方法和设备，其能够在场景切换的过渡期，避免由于子场景地图的偏差导致的全局地图准确度的下降。
根据本发明实施例的一个方面，提供了一种信息处理方法，应用于一可移动电子设备中，所述可移动电子设备被用于未知环境的即时定位与地图构建(SLAM)，所述未知环境至少包括第一场景和第二场景；
其特征在于，所述方法包括如下步骤：
获取一帧观测数据；
根据当前帧和第一场景的有效历史帧进行SLAM，并将当前帧加为第一场景的有效历史帧；
当第一场景满足第一预定条件时，判断是否存在第二场景；
如果不存在第二场景，则创建第二场景，否则将当前帧加为第二场景的有效帧；
当第二场景满足第三预定条件时，丢弃第一场景的数据，并且以第二场景进行SLAM。
优选地，在根据本发明实施例的信息处理方法中，所述第一预定条件为当前帧的特征点足够多且根据当前帧和第一场景的有效历史帧进行的SLAM成功。
优选地，在根据本发明实施例的信息处理方法中，所述第二预定条件为由于所述可移动电子设备的硬件配置限制，除非清空所述数据，否则所述可移动电子设备无法再继续进行SLAM。
优选地，在根据本发明实施例的信息处理方法中，所述第三预定条件为第二场景已经与第一场景具备足够高的一致性，并且第二场景已经存在足够多的节点，从而能够仅以第二场景进行SLAM。
根据本发明实施例的另一方面，提供了一种信息处理设备，用于未知环境的即时定位与地图构建(SLAM)，所述未知环境至少包括第一场景和第二场景；
其特征在于，所述设备包括：
获取单元，用于获取一帧观测数据；
判断单元，用于判断当前帧是否满足第一预定条件、第一场景是否满足第二预定条件、是否存在第二场景以及第二场景是否满足第三预定条件；
第一场景SLAM单元，用于根据当前帧和第一场景的有效历史帧进行SLAM，并且在所述判断单元确定当前帧满足第一预定条件的情况下，将当前帧加为第一场景的有效历史帧；
第二场景创建单元，用于当所述判断单元确定第一场景满足第二预定条件且不存在第二场景时，创建第二场景；
第二场景SLAM单元，用于当所述判断单元确定第一场景满足第二预定条件且存在第二场景时，根据当前帧和第二场景的有效历史帧进行SLAM，并且在所述判断单元确定当前帧满足第一预定条件的情况下，将当前帧加为第二场景的有效帧；
切换单元，用于当所述判断单元确定第二场景满足第三预定条件时，丢弃第一场景的数据，停止第一场景SLAM单元的操作，且仅允许第二场景SLAM单元的操作。
优选地，在根据本发明实施例的信息处理方法中，所述第一预定条件为当前帧的特征点足够多且根据当前帧和第一场景的有效历史帧进行的SLAM成功。
优选地，在根据本发明实施例的信息处理设备中，所述第二预定条件为由于所述可移动电子设备的硬件配置限制，除非清空所述数据，否则所述可移动电子设备无法再继续进行SLAM。
优选地，在根据本发明实施例的信息处理设备中，所述第三预定条件为第二场景已经与第一场景具备足够高的一致性，并且第二场景已经存在足够多的节点，从而能够仅以第二场景进行SLAM。
通过根据本发明实施例的方法和设备，在一个场景SLAM尚未结束时便开始启动下一个场景SLAM(dual-SLAM)。在基于场景的SLAM进行切换的过渡期，将会有两个相互独立的基于场景的SLAM同时工作。这种双SLAM的工作方式将会生成包含冗余数据的子地图，这些冗余数据能够提高子地图的精度，有效降低基于场景的SLAM的切换所带来的地图误差，同时将减少合并全局地图的偏差。
附图说明
图1A示出了将大规模场景划分为多个小规模场景的示意图；
图1B示出了现有技术中由于子地图的误差对全局地图产生的影响的图；
图2是示出了根据本发明实施例的信息处理方法的过程的流程图；
图3是示出了根据本发明实施例的dual-SLAM的过程示意图；以及
图4是示出了根据本发明实施例的信息处理设备的配置的框图。
具体实施方式
下面将参照附图对本发明的各个优选的实施方式进行描述。提供以下参照附图的描述，以帮助对由权利要求及其等价物所限定的本发明的示例实施方式的理解。其包括帮助理解的各种具体细节，但它们只能被看作是示例性的。因此，本领域技术人员将认识到，可对这里描述的实施方式进行各种改变和修改，而不脱离本发明的范围和精神。而且，为了使说明书更加清楚简洁，将省略对本领域熟知功能和构造的详细描述。
首先，将参照图2描述根据本发明实施例的信息处理方法，该方法应用于一可移动电子设备中，所述可移动电子设备被用于未知环境的即时定位与地图构建(SLAM)，所述未知环境至少包括第一场景和第二场景。需要指出的是，第一场景和第二场景是两个连续场景。
如图2所示，所述方法包括如下步骤：
首先，在步骤S201，获取一帧观测数据。
然后，在步骤S202，根据当前帧和第一场景的有效历史帧进行SLAM。
接着，在步骤S203，判断当前帧是否满足第一预定条件。例如，这里的第一预定条件是指当前帧的特征点足够多且根据当前帧和第一场景的有效历史帧进行的SLAM成功。如果在步骤S203确定当前帧满足第一预定条件，则处理进行到步骤S204。在步骤S204，将当前帧加为第一场景的有效历史帧。另一方面，如果在步骤S203确定当前帧不满足第一预定条件，则处理返回到步骤S201，重新获取一帧观测数据。
在步骤S205，判断第一场景是否满足第二预定条件。例如，这里的第二预定条件为由于所述可移动电子设备的硬件配置限制，除非清空所述数据，否则所述可移动电子设备无法再继续进行SLAM。
如果在步骤S205确定第一场景满足第二预定条件，则处理进行到步骤S206。在步骤S206，判断是否存在第二场景。如果在步骤S206确定存在第二场景，则处理继续到步骤S207。在步骤S207，将当前帧加为第二场景的有效历史帧。另一方面，如果在步骤S206确定不存在第二场景，则处理进行到步骤S208。在步骤S208，创建第二场景。
如果在步骤S205确定第一场景不满足第二预定条件，则处理返回到步骤S201，重新获取一帧观测数据。
然后，处理进行到步骤S209。在步骤S209，判断第二场景是否满足第三预定条件。例如，这里的第三预定条件为第二场景已经与第一场景具备足够高的一致性，并且第二场景已经存在足够多的节点，从而能够仅以第二场景进行SLAM。如果在步骤S209确定第二场景满足第三预定条件，则处理进行到步骤S210。在步骤S210，丢弃第一场景的数据，并且以第二场景进行SLAM。需要说明的是，可以在可移动电子设备(如，机器人)端丢弃第一场景的数据，同时将丢弃的数据保存在远程的宿主端。另一方面，如果在步骤S209确定第二场景不满足第三预定条件，则处理返回到步骤S201，重新获取一帧观测数据。
在上文中，已经参照图2的流程图描述了根据本发明实施例的信息处理方法。
图3示出了根据本发明实施例的dual-SLAM的过程示意图。可以看出，在一个场景SLAM尚未结束时便开始启动下一个场景SLAM。在基于场景的SLAM进行切换的过渡期，将会有两个相互独立的基于场景的SLAM同时工作。这种双SLAM的工作方式将会生成包含冗余数据的子地图，这些冗余数据能够提高子地图的精度，有效降低基于场景的SLAM的切换所带来的地图误差，同时将减少合并全局地图的偏差。
接下来，将参照图4描述根据本发明实施例的信息处理设备的配置，所述信息处理设备用于未知环境的即时定位与地图构建(SLAM)，所述未知环境至少包括第一场景和第二场景。与上文中类似地，第一场景和第二场景是两个连续场景。如图3所示，所述信息处理设备400包括获取单元401、判断单元402、第一场景SLAM单元403、第二场景创建单元404、第二场景SLAM单元405和切换单元406。
获取单元401用于获取一帧观测数据。
判断单元402用于判断当前帧是否满足第一预定条件、第一场景是否满足第二预定条件、是否存在第二场景以及第二场景是否满足第三预定条件；
第一场景SLAM单元403用于根据当前帧和第一场景的有效历史帧进行SLAM，并且在所述判断单元402确定当前帧满足第一预定条件的情况下，将当前帧加为第一场景的有效历史帧。
第二场景创建单元404用于当所述判断单元402确定第一场景满足第二预定条件且不存在第二场景时，创建第二场景。
第二场景SLAM单元405用于当所述判断单元402确定第一场景满足第二预定条件且存在第二场景时，根据当前帧和第二场景的有效历史帧进行SLAM，并且在所述判断单元确定当前帧满足第一预定条件的情况下，将当前帧加为第二场景的有效帧。
切换单元406用于当所述判断单元402确定第二场景满足第三预定条件时，丢弃第一场景的数据，停止第一场景SLAM单元的操作，且仅允许第二场景SLAM单元的操作。
与上文中类似地，这里的第一预定条件是指当前帧的特征点足够多且根据当前帧和第一场景的有效历史帧进行的SLAM成功。这里的第二预定条件为由于所述可移动电子设备的硬件配置限制，除非清空所述数据，否则所述可移动电子设备无法再继续进行SLAM。这里的第三预定条件为第二场景已经与第一场景具备足够高的一致性，并且第二场景已经存在足够多的节点，从而能够仅以第二场景进行SLAM。
由于根据本发明实施例的信息处理设备中的各功能部件完全与上文中所述的方法中的各步骤类似，因此为了简明起见，不再对其细节进行赘述。
需要说明的是，在本说明书中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括......”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
最后，还需要说明的是，上述一系列处理不仅包括以这里所述的顺序按时间序列执行的处理，而且包括并行或分别地、而不是按时间顺序执行的处理。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到本发明可借助软件加必需的硬件平台的方式来实现，当然也可以全部通过软件来实施。基于这样的理解，本发明的技术方案对背景技术做出贡献的全部或者部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
以上对本发明进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (8)
1.一种信息处理方法，应用于一可移动电子设备中，所述可移动电子设备被用于未知环境的即时定位与地图构建(SLAM)，所述未知环境至少包括第一场景和第二场景；
其特征在于，所述方法包括如下步骤：
获取一帧观测数据；
根据当前帧和第一场景的有效历史帧进行SLAM，并且在当前帧满足第一预定条件的情况下，将当前帧加为第一场景的有效历史帧；
当第一场景满足第二预定条件时，判断是否存在第二场景；
如果不存在第二场景，则创建第二场景，否则将当前帧加为第二场景的有效帧；
当第二场景满足第三预定条件时，丢弃第一场景的数据，并且以第二场景进行SLAM。
2.根据权利要求1所述的信息处理方法，其中所述第一预定条件为当前帧的特征点足够多且根据当前帧和第一场景的有效历史帧进行的SLAM成功。
3.根据权利要求1所述的信息处理方法，其中所述第二预定条件为由于所述可移动电子设备的硬件配置限制，除非清空所述数据，否则所述可移动电子设备无法再继续进行SLAM。
4.根据权利要求1所述的信息处理方法，其中所述第三预定条件为第二场景已经与第一场景具备足够高的一致性，并且第二场景已经存在足够多的节点，从而能够仅以第二场景进行SLAM。
5.一种信息处理设备，用于未知环境的即时定位与地图构建(SLAM)，所述未知环境至少包括第一场景和第二场景；
其特征在于，所述设备包括：
获取单元，用于获取一帧观测数据；
判断单元，用于判断当前帧是否满足第一预定条件、第一场景是否满足第二预定条件、是否存在第二场景以及第二场景是否满足第三预定条件；
第一场景SLAM单元，用于根据当前帧和第一场景的有效历史帧进行SLAM，并且在所述判断单元确定当前帧满足第一预定条件的情况下，将当前帧加为第一场景的有效历史帧；
第二场景创建单元，用于当所述判断单元确定第一场景满足第二预定条件且不存在第二场景时，创建第二场景；
第二场景SLAM单元，用于当所述判断单元确定第一场景满足第二预定条件且存在第二场景时，根据当前帧和第二场景的有效历史帧进行SLAM，并且在所述判断单元确定当前帧满足第一预定条件的情况下，将当前帧加为第二场景的有效帧；
切换单元，用于当所述判断单元确定第二场景满足第三预定条件时，丢弃第一场景的数据，停止第一场景SLAM单元的操作，且仅允许第二场景SLAM单元的操作。
6.根据权利要求5所述的信息处理设备，其中所述第一预定条件为当前帧的特征点足够多且根据当前帧和第一场景的有效历史帧进行的SLAM成功。
7.根据权利要求5所述的信息处理设备，其中所述第二预定条件为由于所述可移动电子设备的硬件配置限制，除非清空所述数据，否则所述可移动电子设备无法再继续进行SLAM。
8.根据权利要求5所述的信息处理设备，其中所述第三预定条件为第二场景已经与第一场景具备足够高的一致性，并且第二场景已经存在足够多的节点，从而能够仅以第二场景进行SLAM。
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