预览加载中,请您耐心等待几秒...
1/10
2/10
3/10
4/10
5/10
6/10
7/10
8/10
9/10
10/10

亲,该文档总共18页,到这已经超出免费预览范围,如果喜欢就直接下载吧~

如果您无法下载资料,请参考说明:

1、部分资料下载需要金币,请确保您的账户上有足够的金币

2、已购买过的文档,再次下载不重复扣费

3、资料包下载后请先用软件解压,在使用对应软件打开

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN114119920A(43)申请公布日2022.03.01(21)申请号202111276787.0(22)申请日2021.10.29(71)申请人北京航空航天大学杭州创新研究院地址310000浙江省杭州市滨江区创慧街18号(72)发明人欧阳真超朱进文果泽林董晓云牛建伟(74)专利代理机构北京新知远方知识产权代理事务所(普通合伙)11397代理人文季李虹青(51)Int.Cl.G06T17/20(2006.01)G06T17/05(2011.01)G06T17/10(2006.01)权利要求书2页说明书7页附图8页(54)发明名称三维点云地图构建方法、系统(57)摘要本申请实施例提供一种三维点云地图构建方法、系统,用于机器人对未知场景的三维点云地图构建和测绘任务。现有大型人工场景的三维空间建图方案在规划行走路线时随机选取目标点,对建图效果产生了不利影响。本申请利用多线激光雷达和SLAM算法获得场景的三维空间结构信息;然后,基于信息增益期望最大化选择最佳目标点;接着,基于三维地图信息和机器人三维形态生成从当前位置到最佳目标点的探索路径;最后,基于探索路径进行寻迹导航移动。随着地图信息不断变化,机器人基于更新的地图选择新的目标点,并反复迭代,直到目标地图的二维栅格地图形成封闭的已探索空间,并输出全局三维点云地图。CN114119920ACN114119920A权利要求书1/2页1.一种三维点云地图构建方法,其特征在于,包括:获取点云,并根据所述点云构建局部三维点云地图;根据所述局部三维点云地图确定在目标点的探索收益,根据所述探索收益确定最佳目标点;规划探索路径,并驱动机器人沿所述探索路径移动;根据机器人获取的点云更新所述局部三维点云地图,获得全局三维点云地图。2.根据权利要求1所述的三维点云地图构建方法,其特征在于,所述获取点云,并根据所述点云构建局部三维点云地图,包括:通过多线激光雷达获取连续帧点云;根据所述连续帧点云,利用SLAM技术构建所述局部三维点云地图。3.根据权利要求2所述的三维点云地图构建方法,其特征在于,所述根据所述连续帧点云,利用SLAM技术构建所述局部三维点云地图,包括:采用RANSAC算法对所述连续帧点云进行平面拟合,获得拟合平面;如果位于所述拟合平面中的点数量大于点云中全部点数量的设定比例,则停止拟合,将所述拟合平面内的点作为平面特征点云,其余的点作为边缘特征点云;确定所述连续帧点云的平滑度,将平滑度最高的若干平面特征点云作为面特征,将平滑度最低的若干边缘特征点云作为边特征;利用所述面特征和边特征构建所述局部三维点云地图。4.根据权利要求3所述的三维点云地图构建方法,其特征在于,在获取所述连续帧点云后,还对所述连续帧点云进行配准,对所述连续帧点云进行配准的方法包括:EE将上一帧点云的T(t)矩阵作为初始解带入所述边特征{Pt,Pt+1}集合,控制所述多线激光雷达在空间坐标系中z方向和旋转参数[roll,pitch]不变,确定所述多线激光雷达在空间坐标系中的x,y和多线激光雷达的航向角yaw。5.根据权利要求2所述的三维点云地图构建方法,其特征在于,获得所述局部三维点云地图后,还对所述局部三维点云地图进行更新,更新方法包括:通过所述连续帧点云确定相对位姿变换关系[R,t];将当前帧点云通过所述相对位姿变换关系[R,t]投影到全局坐标系下,插入到所述局部三维点云地图,并进行体素化降采样,重复进行以更新所述局部三维点云地图。6.根据权利要求1所述的三维点云地图构建方法,其特征在于,所述根据所述局部三维点云地图确定在目标点的探索收益,根据所述探索收益确定最佳目标点,包括:对所述局部三维点云地图进行高度过滤,保留机器人可通行高度和地面范围内的点云;采用RANSAC算法并结合地面法向量约束拟合得到地面点云,所述地面点云以外的点云为非地面点云;沿重力方向将所有的点云均投影至平面,所述地面点云的投影高度为0,所述地面点云为机器人已探测区域,所述非地面点云的投影高度为1,所述非地面点云为障碍物区域,其他区域的投影高度为‑1,所述其他区域为机器人未探测的未知区域,生成二维栅格地图;估计所述二维栅格地图中探索收益最大的目标点,作为所述最佳目标点。7.根据权利要求6所述的三维点云地图构建方法,其特征在于,所述估计所述二维栅格2CN114119920A权利要求书2/2页地图中探索收益最大的目标点,作为所述最佳目标点,包括:通过层次聚类对所述二维栅格地图中的目标点进行聚类处理,形成多个簇;以簇为单位确定当前簇的综合探索收益;选择所有簇中综合探索收益最大的簇作为目标簇,并以距离簇中心最近的目标点作为所述最佳目标点。8.根据权利要求1所述的三维点云地图构建方法,