[發明專利]一種基于矢量地圖的室內建圖方法

在審

• 申請號: 202210825282.3
• 申請日: 2022-07-14
• 公開（公告）號: CN115201849A
• 公開（公告）日: 2022-10-18
• 發明（設計）人: 陳瑞強;石明霞;靳宇彤
• 申請（專利權）人: 淮陰工學院
• 主分類號: G01S17/89
• 分類號: G01S17/89;G01C21/20;G06T17/05
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 王恒靜

1.一種基于矢量地圖的室內建圖方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)對激光雷達掃描數據進行預處理，得到室內環境完整外輪廓；

(2)根據所述室內環境完整外輪廓使用種子區域生長方法提取各個墻面的直線段集parameter且若此時掃描幀數為1，則定義source為參考直線段集并將parameter存入；

(3)根據所述直線段的斜率截距計算不同墻面的直線段交點，且若此時掃描幀數為1，則定義intersection_source為參考直線段集source交點集，否則，定義intersection_target為當前直線段集parameter交點集；

(4)將參考直線段集source交點集intersection_source和當前直線段集parameter交點集intersection_target進行配準，求得旋轉矩陣和平移向量并計算出配準之后的直線集合target，將當前幀下配準后的直線段集合target與之前幀的參考直線段集source進行融合，得到融合后的直線；

(5)根據融合后的直線斜率截距求融合后的直線的交點，并刷新存儲在集合intersection_source中；

(6)循環步驟(1)-(5)，直到掃描幀數N₁，N₁為激光雷達掃描幀數。

2.根據權利要求1所述的基于矢量地圖的室內建圖方法，其特征在于，所述步驟(1)具體包括以下步驟：

(11)手持激光雷達掃描儀進行室內環境掃描，記錄存儲激光幀數據lidar_data，根據每幀激光雷達掃描數據在lidar_data中起始位置得到當前幀激光雷達掃描數據；

(12)通過坐標轉換公式得到激光雷達在笛卡爾坐標系下坐標[x_org,y_org]，其中x_org為橫坐標，y_org為縱坐標，所述坐標轉換公式為：

其中，angles為當前幀掃描角度，ranges為當前幀掃描距離；

(13)判斷當前幀掃描點是否為數據輪廓點，數據輪廓點的判斷公式為：

其中，r為每相鄰三點形成的兩對向量進行叉乘的結果，ang為兩個點之間的均值極角，ang_2為極角閾值；

(14)去除以手持式激光雷達掃描儀為圓心，0.5m半徑范圍內的點云，從而得到濾波后一幀點云數據外輪廓，并用矩陣[x_filt,y_filt]表示。

3.根據權利要求2所述的基于矢量地圖的室內建圖方法，其特征在于，所述步驟(2)具體包括：

(21)將已經存在的種子段中的激光點擬合成一條直線段，計算當前種子段中激光點到所述直線段的距離標準差std_error，以及種子段中相鄰兩點之間的距離d1，有效種子段符合的公式為：

其中，D_ENDTOBEGIN為種子段中相鄰兩點之間距離閾值，D_THTESHOLD為當前種子段到直線距離標準差閾值；

(22)將隨后激光點添加到種子段擬合成的直線段，計算隨后激光點到直線段距離的累計誤差d_total_error，并計算x_filt(j)，y_fil(j)與x_filt(j-1),y_fil(j-1)之間的距離d_twopoint，根據有效種子段不斷進行區域生長直到符合停止生長的條件，停止生長的條件為：

|d_total_error|＞D_THTESHOLD

或者

d_twopoint4*D_THTESHOLD；

(23)計算擬合出的各直線段的斜率以及兩直線段相鄰端點之間的距離，比較兩個直線段的斜率，若斜率相同并且端點之間的距離相近，則認定對應的直線段屬于同一墻面，否則，對應的兩條直線段屬于不同墻面，重新尋找屬于同一墻面的直線段，進而找到所有墻面的直線段集parameter，若此時掃描幀數為1，則定義source為參考直線集，并將parameter存入source。