[发明专利]一种基于单目视觉和道路地图的匹配定位方法

权利要求书

1.一种基于单目视觉和道路地图的匹配定位方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，根据道路地图构建拓扑图，对所述道路地图上的道路结构进行描述；通过节点表示道路地图上的道路，通过节点之间的连接关系表示道路之间的连接关系；

步骤2，获取载体的运动信息；

步骤3，通过粒子滤波器对所述载体的运动信息和所述拓扑图中的道路结构的一致性进行匹配，输出载体的当前位置。

2.如权利要求1所述的基于单目视觉和道路地图的匹配定位方法，其特征在于，所述步骤1包括：

步骤11，对已知的道路地图进行预处理，提取可行使道路的信息；

步骤12，将每条道路的信息用一条矢量线段描述；

步骤13，构建拓扑节点，每个节点表示每条道路，节点之间的边表示道路在道路地图上的连接关系，节点的具体表达方式如下：

其中表示道路节点编号；表示该道路节点的起始坐标；表示道路节点的长度；表示道路节点的朝向，即道路节点方向与东向的夹角；表示该道路节点是否与多个节点相连，即该道路节点是否处于一个交叉口，每一个节点对应一个边向量，边向量包含了所有与该节点相连的节点编号；矢量线段通过节点来表示；

通过构建拓扑节点，将载体在道路地图上的状态表示为：

其中表示载体所在的道路节点编号，表示距离节点起始点的距离；表示载体与道路节点的夹角。

3.如权利要求2所述的基于单目视觉和道路地图的匹配定位方法，其特征在于，所述步骤2中还包括：

在获取载体的运动信息的同时获取沿途单目视觉图像；

所述步骤3包括：

对所述单目视觉图像和预先存储的参考图像库中的图像的相似性进行匹配；融合上述道路结构的一致性匹配结果和图像相似性匹配结果，根据融合后的结果输出载体的当前位置。

4.如权利要求3所述的基于单目视觉和道路地图的匹配定位方法，其特征在于，所述步骤3中的参考图像库，用于描述导航环境中的视觉特征，具有位置标签，为载体提供位置参考；所述步骤3包括：

步骤31，粒子滤波器中的粒子的状态表示为：

其中表示载体在道路地图上的状态；表示载体朝向与道路节点朝向的差异角；是图像匹配相似性系数，表示观测图像与图像库之间的相似性；表示粒子权重；

步骤32，根据载体的运动信息和道路结构，按照预设条件对进行更新；

步骤33，根据更新后的状态，按照预设条件对进行更新；完成运动量与道路结构之间的一致性匹配；

步骤34，将载体的沿途单目视觉图像与图像库中的图像按照设定的参数进行相似度对比，获得图像匹配相似性系数，对进行更新；完成观测图像与图像库之间的相似性匹配；

步骤35，按照相似性模型对运动量与道路结构之间的一致性以及观测图像与图像库之间的相似性的权重系数进行分配，对进行更新；

步骤36，在设定所述粒子临近范围内粒子的权重和大于设定阈值时，将所述粒子的位置为作为载体的位置，并输出定位结果。

5.如权利要求4所述的基于单目视觉和道路地图的匹配定位方法，其特征在于，所述步骤32包括：

步骤321, 当不在交叉口时，载体到道路节点起始点的距离大于载体所在道路节点的长度，则将载体更新到与起始点所在道路节点相连接的道路节点上；

步骤322，当在交叉口时，载体到道路节点起始点的距离大于载体所在道路节点长度+平滑距离，则将载体更新到与起始点所在道路节点相连接的角度差异最小的道路节点上；

步骤323，当载体到道路节点起始点的距离小于载体所在道路节点的长度时，载体更新后的道路节点不变。

6.如权利要求4所述的基于单目视觉和道路地图的匹配定位方法，其特征在于，所述步骤33包括：

步骤331，在交叉路口时，差异角保持不变；

步骤332，不在交叉路口时，将差异角更新到载体与道路节点的夹角相同。