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TCVIA 02-2018 室内机器人视觉同步定位及地图构建的技术规范.pdf7、室内定位技术应具备的功能
7、室内定位技术应具备的功能
图2视觉定位模块的坐标系规范
视觉室内定位技术应至少具备以下的功能。 7.1.．基于图像视频流作为输入数据，准确、实时的输出机器人的位置及航向角。 定位模块应能在不依赖其他传感器数据的情况下，实时输出机器人在空间中的定位及航 可角。其中实时处理图片的顿率应高于每秒10顺图片以上，在标准室内测试环境中，平均 绝对定位误差应小于5厘米，相对定位误差应小于1%。 7.2.基于图像视频流，具备跟踪去失后快速重定位的能力。 在视觉跟踪去失的情况下（例如镜头被遮挡或视觉条件恶劣的情况下）、或在机器人被 人为移动的情况下，机器人在重新回到同一个场景中之前去过的位置时，应能基于视频数据 重新快速计算出在世界坐标系中的位置，其中重定位成功率应高于80%，重定位的响应速度 立快于1秒钟。 7.3.基于图像视频流，给出平行或垂直于房间方向的坐标系。 在初次开机时，机器人应能通过分析图片信息对房间进行快速建模，将自身视觉定位坐 标系调整为平行或垂直于墙方向。在标准测试环境中，该功能的响应时间应小于20秒，坐 标系与墙方向的夹角应小于3度，成功率应高于90%。 7.4.在同一环境中多次使用，具有地图重复使用的功能。 机器在同一环境中多次重复使用，机器人应具有地图保存并重新加载的能力。多次使用 过程中视觉定位坐标系应保持一致。 8、视觉室内定位技术的技术指标 室内定位技术方案应提供以下技术参数以评估其性能 8.1图像处理帧率 图像处理顿率代表每秒钟系统可以处理的图像数量。在视觉定位系统中，图像处理的速 度很大程度上影响了定位系统可以支持的最大运动速度及旋转速度。处理一帧图像应至少包 括视觉特征提取及匹配，图像位姿计算等步骤。
8.1.1图像处理的顺率可以通过运行标准测试数据集的速度测量。处理帧率为计算单元 在标准测试数据集上的整体耗时，除以标准测试数据集所包含的图像数量。 8.1.2图像处理帧率也可以通过在标准测试间实时测量。实时测量时，计算单元需要输 出每一张所处理的图片所对应的时间戳及位姿，以及图片处理的中间结果以证明图片确实被 处理。可以被接受的图片处理结果包括图片中所包含的视觉特征数量及描述，图片中所包含 的视觉地标匹配数量及每个匹配地标的基本信息。 8.2实时坐标输出频率 视觉定位系统可以通过融合惯性测量单元，里程计等其他传感器的方式以更高的频率输 出定位坐标。实时坐标输出频率为计算单元在实际使用过程中每秒钟可输出的定位数据点的 数量。 8.3跟踪定位精度 定位精度反应了室内定位技术输出坐标的精确程度。定位精度包括位置精度和角度精度 两部分。位置精度的单位为毫米，反应了在标准测试数据集上或标准测试间内运行时，定位 模块给出的坐标和真实坐标的RMSE偏差（通常以单位长度内的偏差进行衡量，例如每1米平 均偏差多少毫米）。角度误差的单位为度，反应了在标准测试数据集上或标准测试间内运行 时，定位模块给出的角度和真实坐标角度的RMSE偏差（通常以每米的平均角度偏差进行衡量） 在测量精度时，由于定位模块的坐标系和真实值采集的坐标系可能存在差异，允许将所有的 原始的定位数据进行一次整体的坐标平移及旋转变换以将原始坐标系和真实坐标对齐。 8.4视觉跟踪成功率 视觉跟踪成功率指在标准测试数据集或标准测试间内机器人运行时QLYH 0002S-2015 山东玉皇粮油食品有限公司 花生肽粉，视觉跟踪正常的时 间和总体测试时间的比例。在视觉跟踪率测试数据上，存在一定比例的恶劣视觉条件，例如 强光，弱光，弱纹理，会导致一定比例的视觉跟踪丢失。视觉跟踪成功率反应了视觉定位系 统对恶劣视觉条件的鲁棒性。 8.5重定位成功率、速度及精度
重定位成功率反应了定位模块的视觉重定位的反应速度。在重定位标准测试数据集或在 标准测试间的重定位测试样例中，机器人在固定场景下在视觉无遮挡的情况下预先运行二十 分钟时间。而后的二十分钟内，摄像头每隔一分钟会被完全遮盖长达一分钟的时间，总计被 遮盖/打开十次。机器的重定位成功率指在每次摄像头重新打开的20秒时间内机器成功完成 重定位的比例。 重定位的速度指在成功完成重定位的情况下，从摄像头打开到完成重定位的时间长度。 重定位精度指在成功完成重定位的情况下，在完成重定位的第一个定位数据点上的定位 误差。
表1：视觉定位系统的技术参数标准。