[發明專利]點云描述子構建方法及裝置，閉環檢測方法及裝置

在審

• 申請號: 202011367401.2
• 申請日: 2020-11-27
• 公開（公告）號: CN112596063A
• 公開（公告）日: 2021-04-02
• 發明（設計）人: 賀一家;劉驍
• 申請（專利權）人: 北京邁格威科技有限公司
• 主分類號: G01S17/06
• 分類號: G01S17/06;G01S17/89;G01S17/93;G01S17/933;G01S7/48;G01C21/00
• 代理公司: 北京超凡宏宇專利代理事務所(特殊普通合伙) 11463
• 代理人: 何少巖

本申請提供一種點云描述子構建方法及裝置，閉環檢測方法及裝置，電子設備及存儲介質，應用于空間定位，該點云描述子構建方法包括：獲取一點云，所述點云為通過激光探測器所采集的點云數據；從點云中提取多個線段，多個線段中兩兩組成線段對；確定每一線段對的幾何不變特征；根據幾何不變特征，構建點云描述子。本申請通過從激光點云提取線段對，確定線段對的幾何不變特征，并基于幾何不變特征構建點云描述子，使得點云描述子具備旋轉不變性，從而改善目前基于特征點構建點云描述子，導致閉環檢測算法無法穩定工作的問題。

技術領域

本申請涉及導航設備定位技術領域，具體而言，涉及一種點云描述子構建方法及裝置，閉環檢測方法及裝置，電子設備及存儲介質。

背景技術

目前，導航設備(例如，移動機器人，飛行器等)利用單線激光在環境中進行航跡推演時，由于存在累積誤差，使得所推演的運動軌跡不準確。現有技術中，可以通過采用閉環檢測(LoopClosure)技術來識別導航設備運動過程中的歷史場景，從而消除累積誤差。因此，閉環檢測對于導航設備的地圖構建和定位較為重要。

通常，由于視覺傳感器的圖像信息比單線激光所得到的點云數據更加豐富，可以利用圖像檢索(以圖搜圖)技術識別歷史場景。但是這種方式需要在導航設備上額外配備一個視覺傳感器，將使得系統的復雜度和計算量增加，因此如何利用單線激光進行閉環檢測完成導航設備在場景中的重定位是個值得研究的問題。2014年MarianHimstedt等人(論文：Largescaleplacerecognitionin2Dlidarscansusinggeometricallandmarkrelations)提出了利用單線激光中的多對特征點來構建描述子以完成閉環檢測的算法，但是該算法對旋轉變換不具備不變性，當導航設備產生旋轉變化時該算法將無法準確進行閉環檢測。2016年FabjanKallasi等人(論文EfficientLoopClosurebasedonFALKOLIDARFeaturesforOnlineRobotLocalizationandMapping)對上述算法進行了改進，加入了對旋轉角度的遍歷來解決旋轉變化導致的描述子變化的問題，由于遍歷過程中將角度進行離散化，因此該算法存在離散化帶來的誤差導致檢測算法不穩定的問題。另外，這些算法都依賴激光中的特征點，而特征點的檢測也存在不穩定的情況，環境中的動態物體可能導致激光中的特征點急劇變化，從而使得閉環檢測算法無法穩定工作，進而使得基于閉環檢測識別導航設備運動過程中的歷史場景時，識別結果不準確。

發明內容

本申請實施例的目的在于提供一種點云描述子構建方法，點云描述子構建裝置，閉環檢測方法，閉環檢測裝置，電子設備及存儲介質，用以改善現有技術中基于特征點構建點云描述子，使得閉環檢測算法無法穩定工作，進而使得基于閉環檢測識別導航設備運動過程中的歷史場景時，識別結果不準確的問題。

本申請提供一種點云描述子構建方法，應用于空間定位，包括：獲取一點云，所述點云為通過激光探測器所采集的點云數據；從所述點云中提取多個線段，所述多個線段中兩兩組成線段對；確定每一所述線段對的幾何不變特征；根據所述幾何不變特征，構建點云描述子。

本申請中，通過從激光探測器所采集的點云提取的線段對，確定線段對的幾何不變特征，并基于幾何不變特征構建點云描述子，使得所構建的點云描述子只與環境機構相關，而與導航設備的姿態無關，從而具備旋轉不變性，進而改善現有技術中基于特征點構建點云描述子，使得閉環檢測算法無法穩定工作，進而使得基于閉環檢測識別導航設備運動過程中的歷史場景時，識別結果不準確的問題。

一實施例中，所述確定每一所述線段對的幾何不變特征，包括：根據每一所述線段對中各線段的端點信息及方向信息確定相應線段對的幾何不變特征。

一實施例中，所述根據每一所述線段對中各線段的端點信息及方向信息確定相應線段對的幾何不變特征，包括：在確定所述線段對中一線段的一端點與所述另一線段的一端點之間的連線的距離大于預設值時，將所述連線的距離及所述線段對中兩線段的方向向量各自與所述連線的夾角作為所述線段對的一組幾何不變特征。