[發明專利]一種室內移動定位與制圖方法

有效

• 申請號: 201611121736.X
• 申請日: 2016-12-08
• 公開（公告）號: CN106767820B
• 公開（公告）日: 2017-11-14
• 發明（設計）人: 李德仁;張橋;張文俊;孫凱
• 申請（專利權）人: 立得空間信息技術股份有限公司
• 主分類號: G01C21/20
• 分類號: G01C21/20;G01C21/32
• 代理公司: 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙)42222
• 代理人: 魏波

技術領域

本發明涉及SLAM(Simultaneous Localization And Mapping)、移動機器人、攝影測量、人工智能技術領域，具體涉及一種室內移動定位與制圖方法。

背景技術

室內移動測量技術的關鍵在于室內定位和制圖。一般在室外條件下主要依靠全球定位系統(GPS)、慣性測量單元(IMU)等傳感器定位實現高效的移動式測量方案。但是，室內環境沒有GPS信號，傳統的定位方式在室內環境下無用武之地，沒有位置信息就無法實現移動測量，另外傳統的定點室內測量方式效率低下，制圖周期長，耗費大量的人力。

發明內容

為了解決上述技術問題，本發明提供了一種室內移動定位和制圖方法，以解決傳統移動測量效率低下，制圖精度不高的問題。

本發明所采用的技術方案是：一種室內移動定位與制圖方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1：激光點云數據獲取；

步驟2：點云數據預處理；

步驟3：將輸入的極坐標系下的點云數據轉換到笛卡爾坐標系下；

步驟4：點云插值及下采樣；

步驟5：粒子濾波預測姿態；

步驟6：子地圖生成；

步驟7：虛擬標靶及局部捆集約束計算；

步驟8：全局標靶添加及約束計算；

步驟9：利用圖優化進行全局優化；

步驟10：根據步驟9得到的優化結果，更新軌跡和子地圖數據；

步驟11：將每一幀點云數據按照軌跡姿態進行累加，生成全局地圖；

步驟12：輸出地圖。

本發明的有益效果包括：

1)不依賴GPS和IMU；

2)數據處理速度快；

3)易于并行處理；

4)制圖精度高，實現厘米級精度；

附圖說明

圖1是本發明實施例的流程圖；

具體實施方式

為了便于本領域普通技術人員理解和實施本發明，下面結合附圖及實施例對本發明作進一步的詳細描述，應當理解，此處所描述的實施示例僅用于說明和解釋本發明，并不用于限定本發明。

請見圖1，本發明提供的一種室內移動定位與制圖方法，包括以下步驟：

步驟1：激光點云數據獲取；

利用數據采集軟件同步獲取水平方向和豎直方向激光數據，且數據采集的前提是，激光需水平固定放置，不同激光的相對位置已標定完成；

步驟2：點云數據預處理；

由于激光掃描儀在一定的掃描范圍內時，數據精度較高，超過規定范圍，精度無法保證，因此設定合理閾值，剔除距離較遠的點云數據，以保證輸入點云數據的精度；

步驟3：坐標系變換；

將輸入的極坐標系下的點云數據轉換到笛卡爾坐標系下，便于后續處理；

步驟4：點云插值及下采樣；

由于激光掃描儀在掃描過程中，對于距離較遠的物體，得到的點云數據較稀；距離較近的物體，點云相對較密，這樣近處物體的激光數據位于同一點的概率比遠處物體高，在概率統計模型中，近處點的概率會多次疊加，影響統計結果。為了消除此影響，對點云數據根據距離進行非線性插值，這樣將點云密度增加為基本均勻的狀態，然后再對同一個點有多個值的進行抽樣，這樣就達到了每一個位置對應一個點云的效果。步驟如下：

步驟4.1：對于第i-1，i，i+1個點云數據d[i-1]，d[i]和d[i+1]，根據步驟3得到對應的位置坐標為(x_i-1,y_i-1)，(x_i,y_i)和(x_i+1,y_i+1)；

步驟4.2：判斷i-1與i之間是否產生了突變；如果min(d_i-1,i,d_i,i+1)<d_i-1,i+1，則認為點云是連續的，未發生突變；則對這兩點點云之間進行插值，插值個數為其中d_i-1,i表示i-1與i之間的距離，d_i,i+1表示i與i+1之間的距離，d_i-1,i+1表示i-1與i+1之間的距離；

步驟4.3：對插值后的點云，如果有某個(x_i,y_i)＝(x_j,y_j)，則丟掉其中一個點云，進而達到下采樣的結果。

步驟5：粒子濾波預測狀態；