(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211158521.0 (22)申请日 2022.09.22 (71)申请人 视辰信息科技 （上海） 有限公司 地址 201203 上海市浦东 新区郭守敬路498 号14幢23 501室 (72)发明人 刘力　张小军　 (74)专利代理 机构 上海大邦律师事务所 31252 专利代理师 郜少毅　陈丹枫 (51)Int.Cl. G06T 17/05(2011.01) G06T 7/73(2017.01) G06V 20/40(2022.01) G06F 16/29(2019.01) G01C 21/20(2006.01) (54)发明名称 视觉地图构建、 定位、 导航方法及系统、 计算 机存储介质 (57)摘要 本发明提供了一种视觉地图构建、 定位、 导 航方法及系统、 计算机存储介质。 所述构建方法 包括： 获取封闭环境的实景图像集及特殊控制点 集； 构建三维视觉地图； 获取所述封闭环境的二 维平面地图； 计算所述特殊三维坐标集与特殊二 维坐标集之间的变换矩阵， 以建立所述三维视觉 地图与二维平 面地图之间的坐标元素对应关系； 所述导航方法包括： 求得设备位姿， 形成实时三 维坐标集； 利用坐标元素对应关系将实时三维坐 标集对齐于所述二维平面地图以得到实时二维 坐标集； 通过 实时二维坐标集及目标导航位置进 行路径规划， 形成导航路径。 本发明能够在封闭 环境提高用户设备的定位与导航的精确度与鲁 棒性。 权利要求书4页 说明书16页 附图8页 CN 115526997 A 2022.12.27 CN 115526997 A 1.一种适用于 封闭环境的视 觉地图构建方法， 其特 征在于， 包括： 获取封闭环境的实景图像集及特殊控制点 集； 基于所述实景图像集构建三维视觉地图， 获得所述特殊控制点集对应于所述三维视觉 地图的特殊三维坐标集； 所述三维视觉地图包括： 三维 图像特征集及对应所述三维 图像特 征集的三维点云坐标集； 获取所述封闭环境的二维平面地图， 获得所述特殊控制点集对应于所述二维平面地图 的特殊二维坐标集； 所述 二维视觉地图包括： 所述 二维图像坐标集； 计算所述特殊三维坐标集与 特殊二维坐标集之间的变换矩阵， 以建立所述三维视觉地 图与二维平面 地图之间的坐标 元素对应关系； 基于所述三维视觉地图、 二维平面地图及所述三维视觉地图、 二维平面地图之间坐标 元素的对应关系形成视 觉地图文件。 2.如权利要求1所述的视觉地图构建方法， 其特征在于， 所述获取封闭环境的实景图像 集包括： 拍摄若干实景图像， 并利用所述实景图像组成所述实景图像集。 3.如权利要求1所述的视觉地图构建方法， 其特征在于， 所述获取封闭环境的实景图像 集包括： 拍摄实景视频， 从所述 实景视频中抽取若干图像帧， 并利用所述 实景图像帧组成所 述实景图像集。 4.如权利要求1所述的视觉地图构建方法， 其特征在于， 所述特殊控制点集是通过对所 述封闭空间的特定位置进行 预先选取形成的。 5.如权利要求1所述的视觉地图构建方法， 其特征在于， 所述基于所述实景图像集构建 三维视觉地图包括： 对所述实景图像集 提取对应的三维图像特 征集； 利用运动恢复结构算法或视觉SLAM技术输出所述三维图像特征集对应的三维点云坐 标集及所述 三维视觉地图模型。 6.如权利要求1所述的视觉地图构建方法， 其特征在于， 所述特殊控制点集包括： 第1至 第N个特殊控制点， N 为大于1的自然数； 所述特殊三维坐标集包括： 第1至第 N个特殊控制点在所述三维视觉地图坐标系的三维 坐标， 即{(xi， yi， zi)|i∈[1， N]}； xi为第i个特殊控制点在所述三维视觉地图坐标系x轴方 向的坐标， yi为第i个特殊控制点在所述三维视觉地图坐标系y轴方向的坐标， zi为第i个特 殊控制点在所述 三维视觉地图坐标系z轴方向的坐标； 所述特殊二维坐标集包括： 第1至第 N个特殊控制点在所述二维平面地图坐标系的二维 坐标， 即{(ui， vi)|i∈[1， N]}； ui为第i个特殊控制点在所述二维平 面地图坐标系u轴方向的 坐标， vi为第i个特殊控制点在所述 二维平面 地图坐标系v轴方向的坐标； 所述计算所述特殊 三维坐标集与特殊 二维坐标集之间的变换矩阵包括： 设所述三维视觉地图坐标系z轴方向为所述三维视觉地图的高度 方向， R为旋转矩阵， t 是平移向量， c是缩放系数， T为所述变换矩阵， 基于算式 ①及算式②以得到T值： 该算式①为： 权　利　要　求　书 1/4 页 2 CN 115526997 A 2该算式②为： e为 的计算值。 7.如权利要求6所述的视觉地图构建方法， 其特征在于， 所述基于算式 ①及算式②以得 到T值包括： 求 解e值最小化以得到T值。 8.一种适用于封闭环境的视觉地图定位方法， 基于如权利要求1至7任一项方法所构建 的视觉地图， 其特 征在于， 包括： 获取设备观测图像； 提取所述观测图像的观测图像特 征集； 将所述观测图像特征集与 所述三维图像特征集进行图像特征匹配， 以得到三维图像匹 配特征集； 在所述三维点云坐标集中提取与所述 三维图像匹配特 征集对应三维点云匹配坐标集； 基于所述 三维图像匹配特 征集及三维点云匹配坐标集 求得设备位姿。 9.一种适用于封闭环境的视觉地图导航方法， 基于如权利要求1至7任一项方法所构建 的视觉地图， 其特 征在于， 包括： 基于如权利要求8所述方法求得设备位姿， 形成设备在所述三维视觉地图中的实时三 维坐标集； 利用所述坐标元素对应关系将所述实时三维坐标集对齐于所述二维平面地图以得到 实时二维坐标集； 获取目标导 航位置； 通过所述实时二维坐标集及目标导航位置进行路径规划， 以形成对应导航二维坐标 集； 利用所述 导航二维坐标集形成导 航路径。 10.如权利要求9所述的视 觉地图导 航方法， 其特 征在于， 还 包括： 基于所述实时二维坐标集形成设备平面轨 迹； 若当前设备平面轨迹与当前导航路径产生第 一偏移且第 一偏移量超过第 一预置偏移， 那么： 若当前设备平面轨迹与前一次形成的设备平面轨迹产生第二偏移且第二偏移量超过 第二预置偏移， 则： 重新求得设备当前位姿； 根据所述设备当前位姿， 更新所述实时三维坐标集、 实时二维坐标集及设备平面轨 迹； 若当前设备平面轨迹与上一刻设备平面轨迹虽然产生第二偏移但第二偏移量并未超 过所述第二预置偏移， 则： 通过当前实时二维坐标集及所述目标导航位置修正路径规划， 以更新对应导航二维坐 标集。 11.如权利要求9所述的视觉地图导航方法， 其特征在于， 所述实时三维坐标集包括： 导 航或定位时形成的第1个或者第1至第W个设备实时三维坐标， W 为大于1的自然数；权　利　要　求　书 2/4 页 3 CN 115526997 A 3