一种激光里程计算方法、装置、设备及存储介质与流程

专利2026-08-08  16


本说明书涉及三维重建,尤其涉及一种激光里程计算方法、装置、设备及存储介质。


背景技术:

1、移动机器人通过激光雷达等传感器获取到的点云数据可以用于实现高精度的自主定位和环境构建,具体可通过激光点云配准技术对点云数据进行配准来获取机器人位置和所处环境的信息。其中,配准的性能对定位精度有决定性的影响,通常多线激光雷达每帧扫描得到的点云数据中包含的数据点数量庞大,而点云配准的过程通常涉及最近邻搜索,计算量随扫描点数量的增长呈指数级增长,对算法的实时性带来了很大的挑战。

2、相关技术中,通过提取激光帧的线、面等特征点,并进行同类特征间的配准来减少配准点的数量从而降低计算量,但基于特征的方法对环境结构敏感,容易在开放环境中失效。或者基于正态分布变换的方法进行点云配准,但这样的方法涉及将激光点云分割为网格状的体素结构,以体素为单位进行配准,受体素分辨率的影响极大,配准的精度较低。此外,gicp(generalized iterative closest point,广义迭代最近点配准点)算法在配准过程中充分考虑点云的局部特征的特性,具有更高的配准精度,但这种算法高度依赖最近邻搜索,计算量十分庞大,效率较低。

3、因此,如何满足算法的实时性,能在进行点云配准时兼顾精度与效率成为了亟待解决的问题。


技术实现思路

1、为克服相关技术中存在的问题,本说明书提供了一种激光里程计算方法、装置、设备及存储介质。

2、根据本说明书实施例的第一方面,提供一种激光里程计算方法,所述方法包括:获取背景点云,对所述背景点云进行降采样,得到降采样后的待配准点云;

3、以所述背景点云为搜索空间,搜索所述待配准点云中各个待配准点的邻近点,并根据搜索得到的邻近点提取所述待配准点云中各个待配准点的特征;

4、基于提取的特征对所述待配准点云进行相邻帧间的粗配准,得到初始位姿;

5、根据所述初始位姿进行子地图构建,并进行当前帧到所述子地图的精配准,得到最终位姿,并输出为里程计。

6、根据本说明书实施例的第二方面,提供一种激光里程计算装置,所述装置包括:获取单元,用于获取背景点云,对所述背景点云进行降采样,得到降采样后的待配准点云;

7、提取单元,用于以所述背景点云为搜索空间,搜索所述待配准点云中各个待配准点的邻近点,并根据搜索得到的邻近点提取所述待配准点云中各个待配准点的特征;

8、第一配准单元,用于基于提取的特征对所述待配准点云进行相邻帧间的粗配准,得到初始位姿;

9、第二配准单元,用于根据所述初始位姿进行子地图构建,并进行当前帧到所述子地图的精配准,得到最终位姿,并输出为里程计。

10、根据本说明书实施例的第三方面,提供一种电子设备,包括:

11、处理器;

12、用于存储处理器可执行指令的存储器;

13、其中,所述处理器通过运行所述可执行指令以实现如上述第一方面的实施例中所述的方法。

14、根据本说明书实施例的第四方面,提供一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机指令,该指令被处理器执行时实现如上述第一方面的实施例中所述方法的步骤。

15、本说明书的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果:

16、在本说明书实施例中,对背景点云进行降采样,得到待配准点云,通过以降采样前的背景点云为搜索空间,对降采样后的待配准点云的特征进行提取,执行最近邻搜索得到邻近点,从而得到待配准点云中各个待配准点的特征,使得最近邻搜索和特征提取部分的计算量由降采样后的点云数量决定,降低了计算量,提升了配准的效率,保证了算法的实时性,同时以未进行降采样的背景点云作为搜索空间,保证了不破坏局部平面特征,在提升效率的同时兼顾了精度。此外,由于降采样后的待配准点云在进行特征提取前剔除了距离过于分散的采样点,因此,对降采样后的待配准点云进行后续的粗配准及精配准时,能够进一步提升配准精度。

17、应当理解的是,以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的,并不能限制本说明书。



技术特征:

1.一种激光里程计算方法,其特征在于,包括:

2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述待配准点云的特征包括协方差、曲率和法向量;

3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述基于提取的特征对所述待配准点云进行相邻帧间的粗配准,得到初始位姿,包括:

4.根据权利要求2或3所述的方法,其特征在于,所述基于所述配对点间的距离和所述源点云中各个待配准点的特征对所述配对点进行剪枝,包括:

5.根据权利要求3所述的方法,其特征在于,所述基于剪枝后的配对点集进行位姿的计算和迭代优化,获取初始位姿包括:

6.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述根据所述初始位姿进行子地图构建,包括:

7.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述进行当前帧到所述子地图的精配准,得到最终位姿,包括:

8.一种激光里程计算装置,其特征在于,包括:

9.一种电子设备,其特征在于,包括:

10.一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机指令,其特征在于,该指令被处理器执行时实现如权利要求1-7中任一项所述方法的步骤。


技术总结
本说明书提供一种激光里程计算方法、装置、设备及存储介质,所述方法包括:获取背景点云,对所述背景点云进行降采样,得到降采样后的待配准点云;以所述背景点云为搜索空间,搜索所述待配准点云中各个待配准点的邻近点,并根据搜索得到的邻近点提取所述待配准点云中各个待配准点的特征;基于提取的特征对所述待配准点云进行相邻帧间的粗配准,得到初始位姿;根据所述初始位姿进行子地图构建,并进行当前帧到所述子地图的精配准,得到最终位姿,并输出为里程计。

技术研发人员:高佳誉,张志尧,梁振宝,陆书轩
受保护的技术使用者:浙江吉利控股集团有限公司
技术研发日:
技术公布日:2024/6/26
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