[發明專利]一種基于激光雷達的制圖方法、裝置及系統有效
| 申請號： | 201710378189.1 | 申請日： | 2017-05-24 |
| 公開（公告）號： | CN107179086B | 公開（公告）日： | 2020-04-24 |
| 發明（設計）人： | 郭彥明 | 申請（專利權）人： | 北京數字綠土科技有限公司 |
| 主分類號： | G01C21/32 | 分類號： | G01C21/32;G01C21/20;G01S17/02 |
| 代理公司： | 北京品源專利代理有限公司 11332 | 代理人： | 孟金喆;胡彬 |
| 地址： | 100093 北京市海淀區東北*** | 國省代碼： | 北京;11 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關鍵詞： | 一種 基于 激光雷達 制圖 方法 裝置 系統 | ||
1.一種基于激光雷達的制圖方法，其特征在于，包括：
分別獲取相鄰掃描時段對應的第一初始數據幀和第二初始數據幀，其中，初始數據幀中包含激光雷達掃描的點云數據和慣性測量單元采集的導航數據，所述第一初始數據幀對應的掃描時段在所述第二初始數據幀對應的掃描時段之前，且所述第一初始數據幀的序號大于1；
采用第一預設算法分別提取所述第一初始數據幀和所述第二初始數據幀中的點、線和面特征，并采用第二預設算法根據所提取的特征計算第一轉換矩陣，將所述第二初始數據幀乘以所述第一轉換矩陣得到第二中間數據幀，以將所述第二初始數據幀轉換至所述第一初始數據幀的局部坐標系中；
采用所述第一預設算法分別提取所述第一初始數據幀對應的第一中間數據幀和所述第二中間數據幀中的點、線和面特征，并采用所述第二預設算法根據所提取的特征計算第二轉換矩陣，將所述第二中間數據幀乘以所述第二轉換矩陣得到第二局部坐標數據幀；
將局部坐標系下的第二局部坐標數據幀轉換到全局坐標系并更新地圖。
2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，采用第一預設算法提取所述第一初始數據幀中的點、線和面特征，包括：
采用如下公式提取所述第一初始數據幀中的點、線和面特征：
其中，第一初始數據幀為Pk，Pk的點特征為Fk1，線特征為Fk2，面特征為Fk3，i為Pk中的一個點，Xi為點i的坐標，p為點i的鄰域點集合，j為p中的點，Xj為點j的坐標，f為特征值；預先給定閾值M1、M2、M3和M4，小于M1的f為Fk1，大于M2小于M3的f為Fk2，大于M4的f為Fk3。
3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，采用第二預設算法根據所提取的特征計算第一轉換矩陣，包括：
基于所提取的特征通過最小二乘法求解所述第一初始數據幀和所述第二初始數據幀之間的旋轉和平移參數，得到第一轉換矩陣。
4.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，將局部坐標系下的第二局部坐標數據幀轉換到全局坐標系并更新地圖，包括：
將局部坐標系下的第二局部坐標數據幀轉換到全局坐標系，得到第二全局坐標系數據幀；
根據所述第二全局坐標系數據幀和當前地圖進行閉環檢測，當檢測結果為非閉環時，則將所述第二全局坐標系數據幀添加入所述當前地圖；當檢測結果為閉環時，進行閉環優化。
5.根據權利要求4所述的方法，其特征在于，根據所述第二全局坐標系數據幀和當前地圖進行閉環檢測，包括：
確定當前地圖中與所述第二全局坐標系數據幀對應的待匹配數據幀；
計算所述第二全局坐標系數據幀的幾何中心與所述待匹配數據幀的幾何中心的歐式距離；
當所述歐式距離處于第一預設范圍內時，確定檢測結果為閉環；當所述歐式距離處于所述第一預設范圍外時，確定檢測結果為非閉環。
6.根據權利要求4所述的方法，其特征在于，當檢測結果為閉環時，進行閉環優化，包括：
計算所述第二全局坐標系數據幀與所述第一初始數據幀對應的第一全局坐標系數據幀中相對應的特征點對的協方差矩陣；
判斷所述協方差矩陣是否滿足預設配準要求，若是，則進行閉環優化；若否，則對第二全局坐標系數據幀進行更新調整，并重復執行上述計算協方差矩陣的相關步驟。
7.根據權利要求6所述的方法，其特征在于，所述預設配準要求為協方差矩陣與單位矩陣之間的差異在第二預設范圍內。
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