(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 202210709973.7 (22)申请日 2022.06.22 (71)申请人 江苏大学 地址 212013 江苏省镇江市京口区学府路 301号 (72)发明人 葛红飞　闫家好　周卫琪　李轶然　 江浩斌　 (74)专利代理 机构 南京智造力知识产权代理有 限公司 32382 专利代理师 张明明 (51)Int.Cl. G06V 10/74(2022.01) G06V 10/46(2022.01) G06V 10/75(2022.01) G06V 10/762(2022.01)G06V 10/80(2022.01) (54)发明名称 一种基于全局描述符和词袋模型的闭环检 测方法 (57)摘要 本发明提供了一种基于全局描述符和词袋 模型的闭环检测方法， 根据当前帧和历史候选帧 之间的灰度直方图相似度， 获取到分数最高的k 个候选关键帧， 计算当前帧和k个候选关键帧之 间的词袋向量相似度； 将当前帧与k个候选关键 帧之间的灰度直方图相似度和词袋向量相似度 归一化并进行加权， 确定闭环候选帧， 得到闭环 候选帧队列； 对闭环候选帧队列进行闭环几何验 证， 确定存在的闭环候选帧， 选取存在的闭环候 选帧中内点比例值最大的闭环候选帧作为闭环 帧。 本发明方法能降低闭环误匹配的概率， 提高 闭环检测的准确率。 权利要求书2页 说明书5页 附图4页 CN 115170841 A 2022.10.11 CN 115170841 A 1.一种基于全局描述符和词袋模型的闭环检测方法， 其特 征在于： 计算当前帧Fc的图像灰度直方 图hc并提取当前帧Fc的图像ORB特征点， 根据所述ORB特 征点在视 觉词典中对应的特 征单词， 将所述当前帧Fc转换为词袋向量vc； 根据当前帧Fc和历史候选帧Fi之间的灰度直方图相似度， 获取到分数最高的k个候选关 键帧， 其中i ＝1,…,n； 计算当前帧Fc和所述k个候选关键帧之间的词袋向量相似度； 将当前帧Fc与k个候选关键帧之间的灰度直方图相似度和词袋向量相 似度归一化并进 行加权， 当加权后的相似度分数大于等于给定相似度阈值， 将该加权后的相似度分数对应 的候选关键帧作为闭环候选帧， 得到闭环候选帧队列LFi， 其中i＝1,…,j； 对所述闭环候选帧队列LFi进行闭环几何验证， 确 定存在的闭环候选帧， 选取存在的闭 环候选帧中 内点比例值 最大的闭环候选帧作为闭环帧。 2.根据权利要求1所述的闭环检测方法， 其特征在于， 所述视觉词典的构建过程为： 对 于图像数据集中的图像数据， 提取图像的ORB视 觉特征并离线训练， 构建视 觉词典。 3.根据权利要求1所述的闭环检测方法， 其特征在于， 所述图像灰度直方图和图像ORB 特征点采用单线程方式处 理。 4.根据权利要求1所述 的闭环检测 方法， 其特征在于， 所述当前帧Fc和历史候选帧Fi之 间的灰度直方图相似度通过如下 方式计算： 其中： s(hc,hi)表示当前 帧与历史候选关键帧的灰度直方图相似度分数， hc为当前帧Fc 的灰度直方图， hi为候选关键帧Fi的灰度直方图， N表示 直方图的灰度级数。 5.根据权利要 求1所述的 闭环检测方法， 其特征在于， 所述 当前帧Fc和所述k个候选关键 帧之间的词袋向量似度通过如下 方式计算： 其中， s(vc,vi)表示当前帧Fc与k个候选关键帧Fi的词袋向量相似度分数， vc为当前帧Fc 的词袋向量， vi为k个候选关键帧Fi的词袋向量。 6.根据权利要求1所述的闭环检测方法， 其特 征在于， 所述加权后的相似度分数为： s*(Fc,Fi)＝s*(vc,vi)+α s*(hc,hi) i＝1,…,k 其中， s*(Fc， Fi)表示当前帧Fc与k个候选关键帧Fi归一化相似度分数加权后的值， s*(hc, hi)表示当前 帧Fc与k个候选关键帧Fi之间图像灰度直方图的归一化相似度分数， s*(vc,vi) 表示表示当前帧Fc与k个候选关键帧Fi之间词袋向量的归一 化相似度分数。 7.根据权利要求1所述的闭环检测方法， 其特征在于， 所述闭环几何验证包括对极几何 约束检验和时间空间一 致性检验。 8.根据权利要求7所述的闭环检测方法， 其特征在于， 所述对极几何约束检验是通过匹 配当前帧与所有闭环候选帧的ORB特征点， 并计算当前帧与任意闭环候选帧之间的基础矩 阵， 由所述基础矩阵获取当前帧与任意闭环候选帧之间的内点数目， 并计算内点比例， 若 所 述内点比例大于给定内点比例阈值， 则保留此闭环候选帧。权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115170841 A 29.根据权利要求8所述的闭环检测方法， 其特征在于， 所述 时间空间一致性检验是通过 以下方式获取： 计算当前帧的相 邻帧和对极几何约束检验后闭环候选帧的相 邻帧图像相似 度， 若大于等于给定相似度阈值， 则保留闭环候选帧。 10.根据权利要求1所述的闭环检测方法， 其特征在于， 所述内点比例值通过以下方式 获取： 其中， β(c,i)表示内点比例值， nci表示当前帧和闭环候选帧LFi中的内点数目， nc表示当 前帧Fc的特征点数目， ni表示闭环候选帧LFi的特征点数目。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115170841 A 3