[發(fā)明專利]一種基于角特征加權的點云匹配方法

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• 申請?zhí)枺?/td>: 201710462330.6
• 申請日: 2017-06-19
• 公開（公告）號: CN107463871A
• 公開（公告）日: 2017-12-12
• 發(fā)明（設計）人: 石鵬;呂品;賴際舟;張竣涵;白師宇
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: G06K9/00
• 分類號: G06K9/00;G06K9/62
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務所32237
• 代理人: 賀翔

1.一種基于角特征加權的點云匹配方法，其特征在于，包括步驟如下：

(1)對激光點云數(shù)據(jù)進行預處理，根據(jù)不同型號激光雷達的測距有效范圍，將測距信息超出該有效范圍的數(shù)據(jù)剔除；

(2)對激光點云進行角特征檢測；

(3)根據(jù)步驟(2)中得到的角特征，對激光點云數(shù)據(jù)進行分類；

(4)計算激光點云中每類激光點數(shù)據(jù)的匹配權值；

(5)利用高斯牛頓迭代方法進行激光雷達的點云匹配計算。

2.根據(jù)權利要求1所述的基于角特征加權的點云匹配方法，其特征在于，上述的步驟(3)中對激光點云數(shù)據(jù)進行分類的方法如下：步驟(2)中得到角特征的數(shù)量記為n_corner，檢測每個角特征的角點，以這些角點為中心，c_j為描述第j個角特征所用的激光點數(shù)量，j＝1,2,…n_corner，選取c_j個激光點為一類激光點數(shù)據(jù)，記為g_j，j＝1,2,…n_corner，描述第j個角特征，其中c_j根據(jù)不同情況選取合適的數(shù)值，且以此方法將描述每個角特征的激光點分別劃分為一類激光點數(shù)據(jù)；剩余的其它所有的激光點為未描述角特征的一類激光點數(shù)據(jù)，記為g₀，其激光點的數(shù)量記為c₀。

3.根據(jù)權利要求2所述的基于角特征加權的點云匹配方法，其特征在于，上述的步驟(4)中計算每類激光點數(shù)據(jù)的匹配權值的方法如下：經(jīng)過步驟(1)預處理后激光點的數(shù)量為n，描述角特征的激光點數(shù)據(jù)的權值大于1，其余激光點的權值不大于1；其中第g_j類激光點數(shù)據(jù)的權值為其中，j＝1,2,…n_corner，k為比例因子，根據(jù)不同情況選取合適的數(shù)值，且k＞1；第g₀類激光點數(shù)據(jù)的權值為

4.根據(jù)權利要求1所述的基于角特征加權的點云匹配方法，其特征在于，上述的步驟(5)中，建立如下基于角特征加權的點云匹配模型，基于角特征加權的點云匹配目標函數(shù)如下：

ξ*=argminξΣi=1nλi*[1-M(Si(ξ))]2]]>

其中每個激光點數(shù)據(jù)的權值為λ_i，i＝1,2,…n，ξ為激光雷達所在載體的狀態(tài)，包括在激光雷達SLAM全局坐標系下的航向角ψ和位置坐標(p_x,p_y)，T表示轉(zhuǎn)置，其具體表達式如下：

ξ＝(ψ p_x p_y)^T

S_i(ξ)為激光雷達的第i個激光點在全局坐標系下的坐標，式中s_i,x和s_i,y為第i個激光點在激光雷達載體坐標系下的坐標值，S_i(ξ)_x和S_i(ξ)_y為第i個激光點在全局坐標系下的坐標值，如下所示：

Si(ξ)=Si(ξ)xSi(ξ)y=cos(ψ)-sin(ψ)sin(ψ)cos(ψ)*si,xsi,y+pxpy]]>

M(S_i(ξ))為激光雷達的第i個激光點占據(jù)坐標S_i(ξ)所對應柵格的概率值，具體表達式參考Hector SLAM方法中利用線性插值計算激光點坐標的概率的公式。