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[發(fā)明專利]一種多傳感器的高精度即時(shí)定位與建圖方法有效

專利信息
申請(qǐng)?zhí)枺?/td> 201710437709.1 申請(qǐng)日: 2017-06-12
公開(公告)號(hào): CN107301654B 公開(公告)日: 2020-04-03
發(fā)明(設(shè)計(jì))人: 王琦;李學(xué)龍;王丞澤 申請(qǐng)(專利權(quán))人: 西北工業(yè)大學(xué)
主分類號(hào): G06T7/246 分類號(hào): G06T7/246;G06T7/73;G06T17/10
代理公司: 西北工業(yè)大學(xué)專利中心 61204 代理人: 常威威
地址: 710072 *** 國(guó)省代碼: 陜西;61
權(quán)利要求書: 查看更多 說明書: 查看更多
摘要:
搜索關(guān)鍵詞: 一種 傳感器 高精度 即時(shí) 定位 方法
【權(quán)利要求書】:

1.一種多傳感器的高精度即時(shí)定位與建圖方法,其特征在于步驟如下:

步驟1:輸入彩色圖像并預(yù)處理:輸入相機(jī)拍攝的彩色圖像序列,將每一幀彩色圖像轉(zhuǎn)換為灰度圖像;

步驟2:特征提?。豪肙RB特征提取算法對(duì)每一幀灰度圖像進(jìn)行特征提取,得到每一幀圖像的ORB特征點(diǎn);

步驟3:特征匹配和運(yùn)動(dòng)估計(jì):利用近似最近鄰庫對(duì)相鄰兩幀圖像的特征點(diǎn)進(jìn)行匹配,對(duì)匹配好的點(diǎn)對(duì)利用基于隨機(jī)抽樣一致法的PnP求解進(jìn)行運(yùn)動(dòng)估計(jì),得到相機(jī)的運(yùn)動(dòng)估計(jì)序列其中,為相機(jī)在拍攝第i幀和第i-1幀圖像之間的運(yùn)動(dòng)估計(jì),i=2,…,N,N為圖像幀數(shù),RCam表示相機(jī)旋轉(zhuǎn)矩陣,tCam表示相機(jī)位移矩陣;

步驟4:輸入對(duì)應(yīng)激光雷達(dá)數(shù)據(jù)并預(yù)處理:輸入激光雷達(dá)數(shù)據(jù),將距離大于激光雷達(dá)量程的0.8倍的點(diǎn)去掉,由剩余點(diǎn)構(gòu)成激光雷達(dá)點(diǎn)云數(shù)據(jù);這里,假定所述的激光雷達(dá)與步驟1中拍攝彩色圖像的相機(jī)的位置關(guān)系固定、已完成聯(lián)合標(biāo)定,且二者視野相同、內(nèi)部參數(shù)已知;

步驟5:激光雷達(dá)點(diǎn)云數(shù)據(jù)的特征匹配和運(yùn)動(dòng)估計(jì):對(duì)激光雷達(dá)點(diǎn)云數(shù)據(jù)每隔x幀進(jìn)行一次特征匹配和運(yùn)動(dòng)估計(jì),即將每一幀激光雷達(dá)點(diǎn)云數(shù)據(jù)在水平方向上劃分為四個(gè)等大區(qū)域,每個(gè)區(qū)域根據(jù)光滑度提取4個(gè)邊緣點(diǎn)和4個(gè)平面點(diǎn)構(gòu)成特征點(diǎn),根據(jù)光滑度對(duì)第j幀和第j-x幀數(shù)據(jù)的特征點(diǎn)進(jìn)行匹配,對(duì)匹配好的點(diǎn)對(duì)利用ICP算法進(jìn)行運(yùn)動(dòng)估計(jì),得到激光雷達(dá)的運(yùn)動(dòng)估計(jì)序列

其中,為激光雷達(dá)在掃描第j幀和第j-x幀數(shù)據(jù)之間的運(yùn)動(dòng)估計(jì),j=x+1,2x+1,…,M,M為激光雷達(dá)數(shù)據(jù)總幀數(shù),x取值范圍為[5,20],RLidar表示激光雷達(dá)旋轉(zhuǎn)矩陣,tLidar表示激光雷達(dá)位移矩陣;

所述的邊緣點(diǎn)為區(qū)域內(nèi)光滑度最小的點(diǎn),所述的平面點(diǎn)為區(qū)域內(nèi)光滑度最大的點(diǎn),光滑度為其中,S代表第k次掃描中所有的點(diǎn)構(gòu)成的集合,Lk,p與Lk,q代表p與q點(diǎn)的空間坐標(biāo),||·||表示歐式距離;所述的根據(jù)光滑度進(jìn)行匹配是指如果光滑度的差值小于當(dāng)前點(diǎn)的光滑度的5%,則匹配,否則,不匹配;

步驟6:誤差修正并記錄軌跡:用步驟5得到的激光雷達(dá)的運(yùn)動(dòng)估計(jì)替換對(duì)應(yīng)時(shí)間間隔內(nèi)相機(jī)的運(yùn)動(dòng)估計(jì)之和,得到誤差修正后的相機(jī)運(yùn)動(dòng)估計(jì)序列S′,即相機(jī)的運(yùn)動(dòng)軌跡;

步驟7:建立三維點(diǎn)云地圖:按照計(jì)算得到三維點(diǎn)云地圖pclmap,其中,為第nj幀圖像變換到第一幀圖像視角坐標(biāo)系下的三維點(diǎn)云地圖,設(shè)第m幀激光雷達(dá)點(diǎn)云掃描的同一時(shí)刻相機(jī)拍攝的圖像幀序號(hào)為nj,由nj構(gòu)成的序列為N,m=x+1,2x+1,…,M;為第nj幀圖像的點(diǎn)云地圖,L為步驟2中提取的第nj幀圖像的特征點(diǎn)的個(gè)數(shù),(xl,yl,zl)表示點(diǎn)的坐標(biāo),按以下公式計(jì)算:

xl=(ul-cx)·dl/fx

yl=(vl -cy)·dl/fy

zl=dl

其中,l=1,…,L,(ul,vl)為第l個(gè)特征點(diǎn)的圖像坐標(biāo),(fx,fy,cx,cy)為給定的相機(jī)參數(shù),dl為第l個(gè)特征點(diǎn)在圖像拍攝時(shí)刻對(duì)應(yīng)的激光雷達(dá)點(diǎn)云中檢索到的深度值;

如果點(diǎn)云密度過大,則對(duì)點(diǎn)云地圖數(shù)據(jù)進(jìn)行降采樣,即得到最終的三維點(diǎn)云地圖;所述的點(diǎn)云密度過大是指一立方米空間中點(diǎn)的個(gè)數(shù)超過10000。

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1、專利原文基于中國(guó)國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局專利說明書;

2、支持發(fā)明專利 、實(shí)用新型專利、外觀設(shè)計(jì)專利(升級(jí)中);

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