本發(fā)明涉及導(dǎo)航，尤其涉及一種基于圖像分析的導(dǎo)航方法、裝置、電子設(shè)備及存儲介質(zhì)。

背景技術(shù)：

1、電力勘測機(jī)器人是一種用于電力勘測的機(jī)器人，其一種應(yīng)用場景是對地下管廊進(jìn)行勘測，為地下管廊的升級改造提供依據(jù)。相關(guān)技術(shù)中是在檢修機(jī)器人上設(shè)有慣性導(dǎo)航傳感器，利用慣性導(dǎo)航傳感器采集的數(shù)據(jù)為機(jī)器人提供導(dǎo)航，并對地下管廊的關(guān)鍵點(diǎn)進(jìn)行定位和標(biāo)注。

2、慣性導(dǎo)航系統(tǒng)存在累計(jì)誤差大的特點(diǎn)，利用慣性導(dǎo)航系統(tǒng)提供導(dǎo)航、關(guān)鍵點(diǎn)定位和標(biāo)注，隨著時間的流逝，誤差會變得較大而影響最終的勘測結(jié)果。

3、基于此，需要開發(fā)設(shè)計(jì)出一種基于圖像分析的導(dǎo)航方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明實(shí)施方式提供了一種基于圖像分析的導(dǎo)航方法、裝置、電子設(shè)備及存儲介質(zhì)，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中導(dǎo)航誤差大的問題。

2、第一方面，本發(fā)明實(shí)施方式提供了一種基于圖像分析的導(dǎo)航方法，包括：

3、獲取導(dǎo)航路線；

4、根據(jù)位置估計(jì)以及第一姿態(tài)信息，從第一圖像中提取目標(biāo)特征的特征尺寸以及所述目標(biāo)特征在所述第一圖像中的位置，作為第一特征尺寸以及第一特征位置；

5、將所述第一姿態(tài)信息、所述第一特征尺寸、所述第一特征位置、第二姿態(tài)信息、第二特征尺寸以及第二特征位置輸入到定位模型中，根據(jù)第二位置以及所述定位模型輸出的相對位置確定第一位置，其中，所述第二特征尺寸以及所述第二特征位置分別為所述目標(biāo)特征在第二圖像中的特征尺寸以及特征位置，所述第二位置為采集所述第二圖像時所在的位置；

6、根據(jù)所述第二位置以及所述第一位置，從所述導(dǎo)航路線上找到符合行進(jìn)驅(qū)動力約束以及符合行進(jìn)方向約束的目標(biāo)點(diǎn)，并根據(jù)所述目標(biāo)點(diǎn)調(diào)整行進(jìn)驅(qū)動力和行進(jìn)方向。

7、在一種可能實(shí)現(xiàn)的方式中，所述根據(jù)位置估計(jì)以及第一姿態(tài)信息，從第一圖像中提取目標(biāo)特征的特征尺寸以及所述目標(biāo)特征在所述第一圖像中的位置，作為第一特征尺寸以及第一特征位置，包括：

8、對所述第一圖像邊緣化處理，獲得邊緣特征圖；

9、計(jì)算所述位置估計(jì)與所述第二位置的距離，作為第一距離；

10、計(jì)算所述第一距離與第二距離的比值，作為距離比，其中，所述距離為采集所述第二圖像時所在的位置與采集第三圖像時所在的位置之間的距離；

11、根據(jù)所述距離比調(diào)整目標(biāo)特征樣本的尺寸；

12、根據(jù)所述第一姿態(tài)信息對調(diào)整過尺寸的目標(biāo)特征樣本進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，獲得待比對特征樣本；

13、通過滑移地從所述邊緣特征圖中提取圖像塊與所述待比對特征樣本進(jìn)行相似性比較的方式，找到最相似圖像塊在所述邊緣特征圖中的位置，作為所述第一特征位置；

14、逐步地調(diào)整所述待比對特征樣本尺寸，在每次調(diào)整后與所述第一特征位置的圖像塊進(jìn)行相似性比較，從多次比較中找到最相似待比對特征樣本的尺寸作為所述第一特征尺寸。

15、在一種可能實(shí)現(xiàn)的方式中，所述通過滑移地從所述邊緣特征圖中提取圖像塊與所述待比對特征樣本進(jìn)行相似性比較的方式，找到最相似圖像塊在所述邊緣特征圖中的位置，作為所述第一特征位置，包括：

16、獲取并初始化位置索引；

17、按照所述位置索引從所述邊緣特征圖中提取與所述待比對特征樣本同型的圖像塊，作為待對比圖像塊；

18、根據(jù)第一公式、所述待對比圖像塊以及所述待比對特征樣本，確定相似系數(shù)，其中，所述第一公式為：

19、

20、式中，為相似系數(shù)，為待對比圖像塊第行第列的像素值，為待比對特征樣本第行第列的像素值，為待比對特征樣本的總列數(shù)，為待比對特征樣本總行數(shù)；

21、將所述相似系數(shù)加入相似系數(shù)隊(duì)列；

22、若未完成對所述邊緣特征圖的遍歷，則對所述位置索引進(jìn)行偏移，并跳轉(zhuǎn)至所述按照所述位置索引從所述邊緣特征圖中提取與所述待比對特征樣本同型的圖像塊，作為待對比圖像塊的步驟；

23、從所述相似系數(shù)隊(duì)列中選擇值最大的相似系數(shù)作為目標(biāo)系數(shù)；

24、將所述目標(biāo)系數(shù)所對應(yīng)的圖像塊在所述邊緣特征圖中的位置，作為所述第一特征位置；

25、所述根據(jù)所述距離比調(diào)整目標(biāo)特征樣本的尺寸，包括：

26、根據(jù)第二公式、所述距離比以及所述目標(biāo)特征在所述第三圖像與所述目標(biāo)特征在所述第二圖像中的尺寸比，調(diào)整目標(biāo)特征樣本的尺寸，其中，所述第二公式為：

27、

28、式中，為調(diào)整后的目標(biāo)特征樣本的尺寸，為距離比，為目標(biāo)特征在第三圖像與目標(biāo)特征在所述第二圖像中的尺寸比，為目標(biāo)特征樣本的尺寸。

29、在一種可能實(shí)現(xiàn)的方式中，所述定位模型的構(gòu)建過程包括：

30、獲取多個樣本數(shù)據(jù)集，其中，樣本數(shù)據(jù)集包括：第一姿態(tài)信息樣本數(shù)據(jù)、第一特征尺寸樣本數(shù)據(jù)、第一特征位置樣本數(shù)據(jù)、第二姿態(tài)信息樣本數(shù)據(jù)、第二特征尺寸樣本數(shù)據(jù)以及第二特征位置樣本數(shù)據(jù)，每個樣本數(shù)據(jù)集對應(yīng)一個相對位置的標(biāo)簽；

31、從所述多個樣本數(shù)據(jù)集中遍歷地提取樣本數(shù)據(jù)集，作為待輸入數(shù)據(jù)集；

32、將所述待輸入數(shù)據(jù)集輸入到定位基礎(chǔ)模型中，獲取所述定位基礎(chǔ)模型輸出的相對位置估計(jì)值；

33、將所述相對位置估計(jì)值以及所述待輸入數(shù)據(jù)集輸入到損失計(jì)算函數(shù)中，獲得估計(jì)損失；

34、若所述估計(jì)損失大于損失閾值，則采用梯度下降法由輸出端側(cè)的節(jié)點(diǎn)向輸入側(cè)的節(jié)點(diǎn)調(diào)整所述定位基礎(chǔ)模型的多個參數(shù)，并跳轉(zhuǎn)至所述從所述多個樣本數(shù)據(jù)集中遍歷地提取樣本數(shù)據(jù)集，作為待輸入數(shù)據(jù)集的步驟；

35、否則，將所述定位基礎(chǔ)模型作為所述定位模型。

36、在一種可能實(shí)現(xiàn)的方式中，所述定位基礎(chǔ)模型為：

37、

38、式中，為相對位置的第維元素，為中間節(jié)點(diǎn)的總行數(shù)，為第個輸出節(jié)點(diǎn)的第個權(quán)重，為第行第列節(jié)點(diǎn)的第個權(quán)重，為第行第列中間節(jié)點(diǎn)的輸出，為第個輸入變量，為輸入變量的總數(shù)量，為中間節(jié)點(diǎn)的總列數(shù)，為自然常數(shù)，為第個輸出的偏置，為第行第列節(jié)點(diǎn)偏置。

39、在一種可能實(shí)現(xiàn)的方式中，所述根據(jù)所述第二位置以及所述第一位置，從所述導(dǎo)航路線上找到符合行進(jìn)驅(qū)動力約束以及符合行進(jìn)方向約束的目標(biāo)點(diǎn)，并根據(jù)所述目標(biāo)點(diǎn)調(diào)整行進(jìn)驅(qū)動力和行進(jìn)方向，包括：

40、根據(jù)所述第二位置以及所述第一位置，確定第一行進(jìn)距離以及第一行進(jìn)方向；

41、以所述第一位置為中心，以所述第一行進(jìn)距離為半徑，規(guī)劃第一圓；

42、從所述導(dǎo)航路線上找到與所述第一圓的多個交點(diǎn)；

43、將從所述第一位置出發(fā)到所述多個交點(diǎn)的行進(jìn)方向，作為多個第一方向；

44、將所述多個第一方向分別與所述行進(jìn)方向的差，作為多個方向差；

45、根據(jù)所述多個方向差，從所述多個交點(diǎn)中查找滿足所述行進(jìn)方向約束的交點(diǎn)；

46、若不存在滿足所述行進(jìn)方向約束的交點(diǎn)，則根據(jù)所述行進(jìn)驅(qū)動力約束調(diào)整所述第一行進(jìn)距離，并跳轉(zhuǎn)至所述以所述第一位置為中心，以所述第一行進(jìn)距離為半徑，規(guī)劃第一圓的步驟；

47、否則，將滿足所述行進(jìn)方向約束的交點(diǎn)作為目標(biāo)點(diǎn)；

48、根據(jù)所述目標(biāo)點(diǎn)以及所述第一位置，調(diào)整行進(jìn)驅(qū)動力和行進(jìn)方向。

49、在一種可能實(shí)現(xiàn)的方式中，所述根據(jù)所述目標(biāo)點(diǎn)以及所述第一位置，調(diào)整行進(jìn)驅(qū)動力和行進(jìn)方向，包括：

50、根據(jù)所述目標(biāo)點(diǎn)、所述第一位置以及到達(dá)所述目標(biāo)點(diǎn)的時間節(jié)點(diǎn)，確定目標(biāo)行進(jìn)速度以及目標(biāo)行進(jìn)方向；

51、根據(jù)所述目標(biāo)行進(jìn)方向調(diào)整行進(jìn)方向；

52、根據(jù)第三公式、所述目標(biāo)行進(jìn)速度以及當(dāng)前行進(jìn)速度，調(diào)整行進(jìn)驅(qū)動力，其中，所述第三公式為：

53、

54、式中，為行進(jìn)驅(qū)動力，為目標(biāo)行進(jìn)速度與當(dāng)前行進(jìn)速度的差，、以及分別為第一權(quán)重、第二權(quán)重以及第三權(quán)重。

55、第二方面，本發(fā)明實(shí)施方式提供了一種基于圖像分析的導(dǎo)航裝置，用于實(shí)現(xiàn)如上第一方面或第一方面的任一種可能的實(shí)現(xiàn)方式所述的基于圖像分析的導(dǎo)航方法，所述基于圖像分析的導(dǎo)航裝置包括：

56、導(dǎo)航線路獲取模塊，用于獲取導(dǎo)航路線；

57、圖像特征提取模塊，用于根據(jù)位置估計(jì)以及第一姿態(tài)信息，從第一圖像中提取目標(biāo)特征的特征尺寸以及所述目標(biāo)特征在所述第一圖像中的位置，作為第一特征尺寸以及第一特征位置；

58、定位模塊，用于將所述第一姿態(tài)信息、所述第一特征尺寸、所述第一特征位置、第二姿態(tài)信息、第二特征尺寸以及第二特征位置輸入到定位模型中，根據(jù)第二位置以及所述定位模型輸出的相對位置確定第一位置，其中，所述第二特征尺寸以及所述第二特征位置分別為所述目標(biāo)特征在第二圖像中的特征尺寸以及特征位置，所述第二位置為采集所述第二圖像時所在的位置；

59、以及，

60、導(dǎo)航模塊，用于根據(jù)所述第二位置以及所述第一位置，從所述導(dǎo)航路線上找到符合行進(jìn)驅(qū)動力約束以及符合行進(jìn)方向約束的目標(biāo)點(diǎn)，并根據(jù)所述目標(biāo)點(diǎn)調(diào)整行進(jìn)驅(qū)動力和行進(jìn)方向。

61、第三方面，本發(fā)明實(shí)施方式提供了一種電子設(shè)備，包括存儲器以及處理器，所述存儲器中存儲有可在所述處理器上運(yùn)行的計(jì)算機(jī)程序，所述處理器執(zhí)行所述計(jì)算機(jī)程序時實(shí)現(xiàn)如上第一方面或第一方面的任一種可能的實(shí)現(xiàn)方式所述方法的步驟。

62、第四方面，本發(fā)明實(shí)施方式提供了一種計(jì)算機(jī)可讀存儲介質(zhì)，所述計(jì)算機(jī)可讀存儲介質(zhì)存儲有計(jì)算機(jī)程序，所述計(jì)算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時實(shí)現(xiàn)如上第一方面或第一方面的任一種可能的實(shí)現(xiàn)方式所述方法的步驟。

63、本發(fā)明實(shí)施方式與現(xiàn)有技術(shù)相比存在的有益效果是：

64、本發(fā)明實(shí)施方式公開了的一種基于圖像分析的導(dǎo)航方法，其首先獲取導(dǎo)航路線；然后根據(jù)位置估計(jì)以及第一姿態(tài)信息，從第一圖像中提取目標(biāo)特征的特征尺寸以及所述目標(biāo)特征在所述第一圖像中的位置，作為第一特征尺寸以及第一特征位置；接著將所述第一姿態(tài)信息、所述第一特征尺寸、所述第一特征位置、第二姿態(tài)信息、第二特征尺寸以及第二特征位置輸入到定位模型中，根據(jù)第二位置以及所述定位模型輸出的相對位置確定第一位置，其中，所述第二特征尺寸以及所述第二特征位置分別為所述目標(biāo)特征在第二圖像中的特征尺寸以及特征位置，所述第二位置為采集所述第二圖像時所在的位置；最后根據(jù)所述第二位置以及所述第一位置，從所述導(dǎo)航路線上找到符合行進(jìn)驅(qū)動力約束以及符合行進(jìn)方向約束的目標(biāo)點(diǎn)，并根據(jù)所述目標(biāo)點(diǎn)調(diào)整行進(jìn)驅(qū)動力和行進(jìn)方向。本發(fā)明實(shí)施方式基于前后兩幅圖像中目標(biāo)特征尺寸、位置的對比對當(dāng)前位置進(jìn)行定位，由于圖像特征對應(yīng)的實(shí)體位置固定，基于實(shí)體的圖像進(jìn)行定位時，累計(jì)誤差小，定位精度高。