[發明專利]三維點云地圖構建方法、系統、電子設備及存儲介質

有效

• 申請號: 202110736465.3
• 申請日: 2021-06-30
• 公開（公告）號: CN113516750B
• 公開（公告）日: 2022-09-27
• 發明（設計）人: 吳杭彬;許澤然;劉春;賈守軍;韋鈞釔;姚連璧;黃煒;許正文
• 申請（專利權）人: 同濟大學
• 主分類號: G06T15/08
• 分類號: G06T15/08
• 代理公司: 上海弼興律師事務所 31283
• 代理人: 楊東明;余中燕

1.一種三維點云地圖構建方法，其特征在于，包括：

基于掃描得到的n幀點云構建初始點云地圖和初始位姿圖，所述初始位姿圖的節點為每幀所述點云的初始位姿；

新建包含若干體素單元的體素，其中所述體素的三維尺寸不小于所述初始點云地圖的三維尺寸；

在所述體素中加入第i幀點云后，確定所述體素中目標體素單元的個數，其中所述目標體素單元為包含有加入的各幀點云中的點的體素單元，而后根據所述目標體素單元的個數，確定加入的第i幀點云是否為關鍵幀點云，若為關鍵幀點云，則將所有所述目標體素單元中點云的點清零，并令i＝i+1，反之，則直接令i＝i+1，而后返回執行在所述體素中加入第i幀點云的步驟，直至i＝n，其中，i的初始值為0；

基于所述n幀點云中的關鍵幀點云和非關鍵幀點云、以及所述初始位姿圖，獲取每幀所述點云的目標位姿；

基于所述n幀點云、以及每幀所述點云的目標位姿，構建目標點云地圖；

所述基于所述n幀點云中的關鍵幀點云和非關鍵幀點云、以及所述初始位姿圖，獲取每幀所述點云的目標位姿，包括：

確定所述n幀點云中關鍵幀點云和非關鍵幀點云之間的配對關系；

基于所述配對關系，建立關鍵幀點云塊；

基于所述配對關系，在所述初始位姿圖中加入關鍵幀點云與非關鍵幀點云的初始位姿之間的連接邊，得到第一位姿圖；

基于所述關鍵幀點云塊之間的匹配結果，在所述第一位姿圖中加入關鍵幀點云的初始位姿之間的連接邊，得到第二位姿圖，所述第二位姿圖的節點為每幀所述點云的目標位姿。

2.根據權利要求1所述的三維點云地圖構建方法，其特征在于，所述方法還包括：

對所述第二位姿圖進行整體優化。

3.根據權利要求1所述的三維點云地圖構建方法，其特征在于，所述確定所述n幀點云中關鍵幀點云和非關鍵幀點云之間的配對關系，包括：

針對各所述非關鍵幀點云，計算該非關鍵幀點云與各所述關鍵幀點云之間的序號差值，并在該非關鍵幀點云與序號差值最小的M個所述關鍵幀點云之間建立配對關系，其中M不小于2。

4.根據權利要求1所述的三維點云地圖構建方法，其特征在于，所述基于所述配對關系，建立關鍵幀點云塊，包括：

針對各所述關鍵幀點云，將所有與該關鍵幀點云存在配對關系的非關鍵幀點云按序號由小到大的順序與該關鍵幀點云進行配準后加入該關鍵幀點云，得到相應的關鍵幀點云塊。

5.根據權利要求1所述的三維點云地圖構建方法，其特征在于，所述基于所述配對關系，在所述初始位姿圖中加入關鍵幀點云與非關鍵幀點云的初始位姿之間的連接邊，得到第一位姿圖，包括：

在所述初始位姿圖中，在具有配對關系的關鍵幀點云和非關鍵幀點云的初始位姿之間加入連接邊，所述連接邊的值為具有配對關系的相應關鍵幀點云與非關鍵幀點云之間的位姿變換。

6.根據權利要求1所述的三維點云地圖構建方法，其特征在于，所述基于所述關鍵幀點云塊之間的匹配結果，在所述第一位姿圖中加入關鍵幀點云的初始位姿之間的連接邊，得到第二位姿圖，包括：

針對各所述關鍵幀點云塊，將該關鍵幀點云塊與其它關鍵幀點云塊進行配準，得到該關鍵幀點云塊與其它關鍵幀點云塊的匹配度；

當得到的某匹配度大于預定匹配度閾值時，則確定對應的兩個關鍵幀點云塊相匹配；

在所述第一位姿圖中，在相匹配的兩個關鍵幀點云塊中的關鍵幀點云的初始位姿之間增加連接邊，所述連接邊的值為相匹配的兩個關鍵幀點云塊之間的位姿變換。

7.根據權利要求1所述的三維點云地圖構建方法，其特征在于，所述根據所述目標體素單元的個數，確定加入的第i幀點云是否為關鍵幀點云，包括：

當所述目標體素單元的個數達到預定數量閾值時，確定加入的第i幀點云為關鍵幀點云，反之，確定加入的第i幀點云不為關鍵幀點云。

8.根據權利要求1所述的三維點云地圖構建方法，其特征在于，通過將所述第i幀點云與所述體素置于同一坐標系下實現在所述體素中加入第i幀點云。