[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(shè)計）人: 賀喆;張靖
• 申請（專利權(quán)）人: 奧孛睿斯有限責(zé)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(wù)所 31322
• 代理人: 張一超

本發(fā)明闡述了一種室內(nèi)地圖自動構(gòu)建方法和系統(tǒng),所述系統(tǒng)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(yù)處理模塊，從前述室內(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，自動構(gòu)建室內(nèi)柵格地圖或室內(nèi)矢量地圖；輸出模塊，將所構(gòu)建的地圖輸出；本發(fā)明可以有效的利用消費級RGB?D設(shè)備采集的室內(nèi)場景三維點云數(shù)據(jù)，采用自動化方法提取建筑物內(nèi)部的幾何結(jié)構(gòu)，生成建筑物內(nèi)部的平面柵格地圖和矢量地圖，可以解決目前室內(nèi)地圖制作方面的難題，提高室內(nèi)制圖效率，降低室內(nèi)制圖成本。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及室內(nèi)測量制圖技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于消費級RGB-D傳感器或LiDAR傳感器采集的點云數(shù)據(jù)，進行室內(nèi)柵格地圖和矢量地圖的自動構(gòu)建的方法和系統(tǒng)。

背景技術(shù)

室內(nèi)環(huán)境是人類生產(chǎn)生活的主要場景，針對室內(nèi)環(huán)境包括但不限于如機場航站樓、購物中心、體育館、藝術(shù)館、倉庫、室內(nèi)停車場等的位置服務(wù)(Location-Based Service)目前得到了廣泛的應(yīng)用，并成為許多新興商業(yè)服務(wù)模式的重要技術(shù)支撐,如室內(nèi)導(dǎo)航、目標(biāo)定位、廣告與推介等。樓層平面圖是室內(nèi)位置服務(wù)的基礎(chǔ)，最直接的獲取方法是將建筑規(guī)劃/設(shè)計圖進行數(shù)字化。

由于管理問題,甚至是管理不善等問題，建筑規(guī)劃/設(shè)計圖常常難以獲取；此外相關(guān)建筑物交付使用過程中，常常會發(fā)生局部整修或構(gòu)建，建筑規(guī)劃/設(shè)計圖的時效性較差，無法及時反應(yīng)建筑物的變更；因此,為了獲得建筑物當(dāng)前的室內(nèi)地圖，首先需要進行實地測量，然后根據(jù)測量數(shù)據(jù)進行制圖。現(xiàn)有技術(shù)的實地測量采用專業(yè)的測量設(shè)備如激光掃描儀(LiDAR)、專業(yè)級測量相機、全站儀等，不僅設(shè)備昂貴且需要經(jīng)驗豐富的技術(shù)人員進行操作，測量周期長，成本高。室內(nèi)地圖對測量成本和時效性要求較高，為了快速獲取和更新室內(nèi)環(huán)境的測量數(shù)據(jù)，近年來基于消費級傳感器的室內(nèi)測量方案受到廣泛關(guān)注。例如:公開號為CN104897161 A,發(fā)明名稱為《基于激光測距的室內(nèi)平面地圖制圖方法》的專利文獻公開了一種采用消費級慣性導(dǎo)航單元(IMU)和LiDAR的數(shù)據(jù)采集方法,包括步驟：步驟1，移動傳感器平臺采集室內(nèi)環(huán)境數(shù)據(jù)；步驟2，創(chuàng)建多分辨率的柵格相似度地圖；步驟3，結(jié)合室內(nèi)環(huán)境數(shù)據(jù)和柵格相似度地圖，獲得各歷元下傳感器平臺最佳的位置和姿態(tài)；步驟4，根據(jù)最佳的位置和姿態(tài)更新柵格相似度地圖；步驟5，在本地坐標(biāo)系下到導(dǎo)出柵格相似度地圖；上述發(fā)明數(shù)據(jù)采集操作簡單，且無需預(yù)先了解環(huán)境空間結(jié)構(gòu)；成本低廉，成圖速度快，可實現(xiàn)室內(nèi)地圖的多次和快速更新，有效解決室內(nèi)制圖的效率瓶頸問題。公開號為CN 106767820 A,發(fā)明名稱為《一種室內(nèi)移動定位與制圖方法》公開了一種僅采用LiDAR，不依賴GPS和IMU的室內(nèi)測量方案,主要步驟包括：按要求輸入采集的點云數(shù)據(jù)；點云初步處理，具體包含點云濾波、點云坐標(biāo)變換及非線性插值和下采樣；利用粒子濾波的方法進行軌跡的姿態(tài)預(yù)測；子地圖生成、標(biāo)靶添加以及約束計算，具體包含動態(tài)子地圖的生成、虛擬標(biāo)靶和全局標(biāo)靶添加、局部捆集和全局約束計算；利用圖優(yōu)化進行全局優(yōu)化，減小逐幀匹配造成的累積誤差；更新結(jié)果，包含更新子地圖數(shù)據(jù)、軌跡數(shù)據(jù)和根據(jù)軌跡生成的全局地圖數(shù)據(jù)；保存結(jié)果數(shù)據(jù)；上述發(fā)明不依賴GPS和IMU，數(shù)據(jù)處理速度快，易于并行處理；制圖精度高，實現(xiàn)厘米級精度。文獻(Durrant-Whyte,H.and T.Bailey.Simultaneous localization and mapping:part I.2006)和(Bailey,T.and H.Durrant-Whyte.Simultaneous localization and mapping(SLAM):Part II.2006)系統(tǒng)總結(jié)了同步定位與制圖技術(shù)(SLAM)，文獻(Tsai,G.J.,Chiang,K.W.,etal.“The Performance Analysis Of An Indoor Mobile Mapping SystemWith RGB-D Sensor.”2015)中對應(yīng)用消費級RGB-D設(shè)備進行室內(nèi)制圖的可行性和數(shù)據(jù)采集精度進行了分析。總體來看，利用消費級傳感器進行室內(nèi)測量，數(shù)據(jù)精度較專業(yè)設(shè)備差，噪聲水平較高，但具有成本低、效率高的優(yōu)點。