[發(fā)明專利]室內(nèi)地圖自動構(gòu)建方法及系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810212422.3
• 申請日: 2018-03-15
• 公開（公告）號: CN110274602A
• 公開（公告）日: 2019-09-24
• 發(fā)明（設計）人: 賀喆;張靖
• 申請（專利權(quán)）人: 奧孛睿斯有限責任公司
• 主分類號: G01C21/32
• 分類號: G01C21/32;G01C21/20;G09B29/00
• 代理公司: 上海漕溪律師事務所 31322
• 代理人: 張一超

1.一種室內(nèi)地圖自動構(gòu)建系統(tǒng)，其特征在于,其包括:

數(shù)據(jù)采集模塊，獲取室內(nèi)環(huán)境的點云數(shù)據(jù)；

點云預處理模塊，自室內(nèi)環(huán)境點云數(shù)據(jù)中提取室內(nèi)環(huán)境的幾何結(jié)構(gòu)，

地圖構(gòu)建模塊，基于點云預處理模塊的處理結(jié)果自動構(gòu)建室內(nèi)柵格地圖或室內(nèi)矢量地圖；

所述地圖構(gòu)建模塊包括：柵格圖構(gòu)建單元，對點云預處理模塊得到的墻面分割點集和墻面參數(shù)進行處理，生成室內(nèi)柵格地圖；或，

矢量圖構(gòu)建單元，對點云預處理模塊得到的墻面分割點集和墻面參數(shù)，以及頂面點集進行處理，生成室內(nèi)矢量地圖。

2.如權(quán)利要求1所述的室內(nèi)地圖自動構(gòu)建系統(tǒng)，其特征在于，

所述數(shù)據(jù)采集模塊包括:

即時定位與地圖構(gòu)建單元，通過設備采集數(shù)據(jù),將數(shù)據(jù)整理為點云數(shù)據(jù)；點云讀寫單元，提供讀寫接口，按照指定的點云格式對點云數(shù)據(jù)進行讀寫操作；

所述點云預處理模塊包括：

點云分類單元，分類包括：墻面點云、頂面點云和待定點云，提取頂面點集、墻面點集；

平面探測單元，對墻面點云進行初始分割并提取平面參數(shù)；

墻面精化單元，對初始分割得到的平面點集進行過濾和平面合并，生成墻面分割點集和墻面參數(shù)。

3.如權(quán)利要求2所述的室內(nèi)地圖自動構(gòu)建系統(tǒng)，其特征在于，所述墻面精化單元還包括：墻面過濾，基于點的空間分布統(tǒng)計方法提取可靠墻面，過濾掉不可靠墻面；通過計算墻面點云的平面擬合誤差、點云高度范圍、點云占據(jù)面積和稀疏度,構(gòu)建級聯(lián)分類器對墻面點云進行分類以區(qū)分墻面和非墻面；

所述點云占據(jù)面積：利用八叉樹網(wǎng)格進行點集連通性分析方法計算統(tǒng)計平面內(nèi)存在數(shù)據(jù)點的區(qū)域的面積。

4.如權(quán)利要求3所述的室內(nèi)地圖自動構(gòu)建系統(tǒng)，其特征在于，所述稀疏度為平面占據(jù)面積占整個平面面積的比例,所述整個平面面積由當前平面點集中距離最遠的兩點來確定平面范圍,統(tǒng)計平面穿過的八叉樹網(wǎng)格數(shù)量作為整個平面面積。

5.如權(quán)利要求4所述的室內(nèi)地圖自動構(gòu)建系統(tǒng)，其特征在于:

其采用軸對齊變換方式將各個墻面的點云數(shù)據(jù)進行旋轉(zhuǎn)和平移轉(zhuǎn)換到統(tǒng)一的坐標系下進行統(tǒng)計；

所述軸對齊變換方式包括:保持墻面點云數(shù)據(jù)的Z軸方向不變，將點云數(shù)據(jù)繞Z軸旋轉(zhuǎn)使得長度方向與X軸平行，寬度方向與Y軸平行。

6.如權(quán)利要求5所述的室內(nèi)地圖自動構(gòu)建系統(tǒng)，其特征在于，所述軸對齊變換方式的實現(xiàn)包括：

計算旋轉(zhuǎn)角，平面法向量的前兩個分量比值取負的反正切函數(shù)；

點云變換，旋轉(zhuǎn)角構(gòu)成的旋轉(zhuǎn)矩陣同原始點云坐標與當前點云數(shù)據(jù)的幾何中心坐標的差作相乘運算。

7.如權(quán)利要求2所述的室內(nèi)地圖自動構(gòu)建系統(tǒng)，其特征在于，

所述柵格圖構(gòu)建單元，對墻面精化單元得到的墻面分割點集和墻面參數(shù)進行點云柵格化處理，生成柵格地圖；

所述點云柵格化處理包括:將墻面分割點集投影到平面二維,平面柵格的灰度值設定為墻高，按照墻高進行點云柵格化。

8.如權(quán)利要求7所述的室內(nèi)地圖自動構(gòu)建系統(tǒng)，其特征在于，所述點云柵格化處理包括:以八叉樹網(wǎng)絡索引進行平面柵格內(nèi)插以及按照給定精度過濾噪聲網(wǎng)格；平面柵格內(nèi)插同時進行空洞填充，沿平面方向填充墻面內(nèi)部不存在的數(shù)據(jù)網(wǎng)格。