[發明專利]一種基于激光雷達輔助視覺的地圖構建方法、裝置和系統

在審

• 申請號: 202110585773.0
• 申請日: 2021-05-27
• 公開（公告）號: CN113298941A
• 公開（公告）日: 2021-08-24
• 發明（設計）人: 張揚吉;陳志佳
• 申請（專利權）人: 廣州市工貿技師學院（廣州市工貿高級技工學校）
• 主分類號: G06T17/05
• 分類號: G06T17/05;G06T17/20
• 代理公司: 北京輕創知識產權代理有限公司 11212
• 代理人: 陳曉華

本發明涉及一種基于激光雷達輔助視覺的地圖構建方法、裝置和系統，對激光雷達和視覺相機進行標定，得到雷達坐標系與相機坐標系之間的標定轉換參數；獲取雷達點云數據序列，采用ICP點云匹配方法對雷達點云數據序列進行匹配求解，得到中間轉換參數序列；獲取相機圖像數據序列，根據中間轉換參數序列對相機圖像數據序列進行三角化處理，得到優化圖像特征序列；采用最小二乘法，根據雷達點云數據序列和優化圖像特征序列對中間轉換參數序列進行優化，得到目標轉換參數序列；根據目標轉換參數序列和相機圖像數據序列進行定位和建圖，完成地圖構建。本發明彌補了單一使用視覺定位的缺陷，有效地提高了定位的準確性和建圖效果。

技術領域

本發明涉及計算機技術領域，尤其涉及一種基于激光雷達輔助視覺的地圖構建方法、裝置和系統。

背景技術

在現代的無人車或機器人運行過程中，同步定位與地圖構建是必不可少的一個關鍵部分，因為要實現自動駕駛或自動導航，無人車或機器人首先必須獲得精確的定位才能夠準確地進行導航。

現有的定位技術有很多種，如單點GPS定位、差分GPS定位、激光雷達定位和基于機器視覺的定位。然而，每種定位技術都有其各自的缺點，例如：單點GPS定位技術需要依靠衛星的數量才能確保定位的質量，局限性強，成本高；差分GPS定位技術需要兩個站才能維持分米乃至厘米級的定位，同樣局限性強，定位精度不穩定；激光雷達定位技術需要進行大量的計算來進行點云匹配，進而獲得定位，計算量大；基于機器視覺的定位技術則十分依賴攝像頭的質量，受周圍環境的影響大。

目前，還沒有一種融合多種定位技術的定位方法，能彌補單一定位技術中的缺陷，提高定位的準確性和建圖效果。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是針對上述現有技術的不足，提供一種基于激光雷達輔助視覺的地圖構建方法，能將激光雷達定位和機器視覺定位融合起來，相互彌補單一定位技術中的缺陷，提高定位的準確性和建圖效果。

本發明解決上述技術問題的技術方案如下：

一種基于激光雷達輔助視覺的地圖構建方法，包括以下步驟：

對觀測同一個觀測對象的激光雷達和視覺相機進行標定，得到雷達坐標系與相機坐標系之間的標定轉換參數；

獲取所述激光雷達采集的雷達點云數據序列，采用ICP點云匹配方法，根據所述標定轉換參數對所述雷達點云數據序列進行匹配求解，得到所述雷達點云數據序列對應的中間轉換參數序列；

獲取所述視覺相機采集的相機圖像數據序列，根據所述中間轉換參數序列對所述相機圖像數據序列進行三角化處理，得到優化圖像特征序列；

采用最小二乘法，根據所述雷達點云數據序列和所述優化圖像特征序列對所述中間轉換參數序列進行優化，得到目標轉換參數序列；

根據所述目標轉換參數序列和所述相機圖像數據序列進行定位和建圖，完成地圖構建。

依據本發明的另一方面，還提供了一種基于基于激光雷達輔助視覺的地圖構建系統，應用于本發明的基于激光雷達輔助視覺的地圖構建方法中，包括標定模塊、獲取模塊、匹配模塊、處理模塊、優化模塊和建圖模塊；

所述標定模塊用于對觀測同一個觀測對象的激光雷達和視覺相機進行標定，得到雷達坐標系與相機坐標系之間的標定轉換參數；

所述獲取模塊用于獲取所述激光雷達采集的雷達點云數據序列和所述視覺相機采集的相機圖像數據序列；

所述匹配模塊用于采用ICP點云匹配方法，根據所述標定轉換參數對所述雷達點云數據序列進行匹配求解，得到所述雷達點云數據序列對應的中間轉換參數序列；

所述處理模塊用于根據所述中間轉換參數序列對所述相機圖像數據序列進行三角化處理，得到優化圖像特征序列；