一种利用激光雷达和双目相机构建栅格地图的方法转让专利
申请号 : CN201911146114.6
文献号 : CN110910498B
文献日 : 2021-07-02
发明人 : 仲维 , 李豪杰 , 陈圣伦 , 王智慧 , 罗钟铉 , 刘日升 , 樊鑫
申请人 : 大连理工大学
摘要 :
权利要求 :
1.一种利用激光雷达和双目相机构建栅格地图的方法,其特征在于,包括以下步骤:
1)传感器配准
采用标定物对传感器进行标定,设激光雷达传感器视差图换算的点云为Pl,双目相机传感器的点云为Ps;当位姿为T时要使点对 满足 且点对的数量达到最大得出标定结果为T;
分别计算激光雷达点云序列和双目相机点云序列的位姿,将位姿数据分成n段,分别进行位姿对齐得到时间偏移t1…tn,取均值t为传感器的时间偏移;
2)视差融合
位姿T配准后得到激光雷达和双目相机产生的两个视差图Dl和Ds,如果在时间偏移t内,利用Dl使Ds更精准,利用Ds使Dl更稠密,融合结果为Df,精度为df;
3)筛选视线
由视差图Df变换得到点云Pf,对点云进行筛选;连接三维点q与视线起点o为当前视线l,o是相机光心在世界坐标系的位置,如果q的高度比o大h则剔去视线,保留的视线会投影到栅格地图之中为l′;从O沿着投影线遍历更新栅格的状态直到到达端点Q,O和Q为o点和q点在栅格地图中的投影;
4)更新栅格状态
首先计算当前的栅格状态,Df转换为深度为Depthf,Df+df转换为深度为depthf,由精度df计算Depthf的准确性w=|Depthf‑depthf|/Depthf;然后进行状态更新,设栅格已有的状态xt,如果栅格在O与Q之间说明此时栅格中没有障碍物,则更新栅格的状态为xt+1=‑w+xt;如果栅格在Q的位置说明此时栅格中应该存在障碍物,则更新栅格的状态为xt+1=w+xt;
步骤1)~4)中ε、n和h为设定阈值;
所述步骤2)利用双目相机的场景图和视差图提取场景边缘,场景边缘将用于指导视差图融合;
取 和 之间的所有 利用 和其对应的场景 检查边缘情况;如果不存在边缘则 应该更加平滑,并且在两侧应该趋向于 和 如果存在边缘则边缘区域应该更明显,并且在两侧应该趋向于 和 视差图融合结果为Df;
设Dl的精度为dl,Ds的精度为ds;如果不存在边缘则df为 如果存在边缘则df在边缘处为 若接近 则df为 若接近 则df为
说明书 :
一种利用激光雷达和双目相机构建栅格地图的方法
技术领域
背景技术
地图,因而如何构建快速精确的栅格地图成为移动机器人和和无人车中一个十分重要的问
题。现阶段主流的方法大致利用三种传感器,双目相机,深度相机和雷达。三种传感器由于
自身的特性存在着不可避免的缺点,双目相机受光照和纹理影响大,深度相机测距范围有
限。抗干扰能力差,激光雷达或毫米波雷达价格昂贵且数据稀疏。由此可见单一传感器构建
栅格地图不能完整准确的反映出场景的结构。本发明提出使用双目相机和雷达数据融合方
案构建精度的栅格地图。使用双目相机的稠密数据填充雷达的稀疏数据,使用雷达的精确
数据修正双目相机的粗略数据,最终构建可较好反映场景视差图,然后可利用生成的视差
图构建栅格地图。这种方案中存在两个难点,一是如何标定传感器位姿和时间延迟,为了提
升鲁棒性发明中使用最大点云配准和分段位姿对齐的方式,二是不同精度传感器融合后如
何确定数据精度,发明中使用场景边缘指导数据精度计算。
发明内容
Ps;当位姿为T时要使点对 满足 且点对的数量达到最大得出标
定结果为T;
双目相机是时域和空间域上得到了配准。
Dl更稠密。具体做法为取 和 之间的所有 利用 和其对应的场景
检查边缘情况。如果不存在边缘则 应该更加平滑,并且在两侧应该趋向于
和 如果存在边缘则边缘区域应该更明显,并且在两侧应该趋向于 和 视
差图融合结果为Df。然后计算视差图Df的精度,设Dl的精度为dl,Ds的精度为ds。融合后视差
图Df的精度为df。
影到栅格地图之中为l′;从O沿着投影线遍历更新栅格的状态直到到达端点Q,O和Q为o点和
q点在栅格地图中的投影;
出本次测量后的栅格状态。首先计算当前的栅格状态,Df转换为深度为Depthf,Df+df转换为
深度为depthf,由精度df计算Depthf的准确性w=|Depthf‑depthf|/Depthf;然后进行状态更
新,设栅格已有的状态xt,如果栅格在O与Q之间说明此时栅格中没有障碍物,则更新栅格的
状态为xt+1=‑w+xt;如果栅格在Q的位置说明此时栅格中应该存在障碍物,则更新栅格的状
态为xt+1=w+xt;
在边缘则边缘区域应该更明显,并且在两侧应该趋向于 和 视差图融合结果为Df;
df为
附图说明
具体实施方式
数量达到最大,此时的位姿T即为标定结果。
tn,统计时间偏移序列的均值t。配准后的激光雷达和双目相机是时域和空间域上得到了配
准。
利用 和其对应的场景 检查边缘情况。如果不存在边缘则
应该更加平滑,并且在两侧应该趋向于 和 如果存在边缘则边缘区域应该更明显,
并且在两侧应该趋向于 和 视差图融合结果为Df。
则df为 若接近 则df为
′
置,如果q的高度比o大h则剔去视线,保留的视线会投影到栅格地图之中为l。从O沿着投影
线遍历更新栅格的状态直到到达端点Q,O和Q为o点和q点在栅格地图中的投影。
行状态更新,设栅格已有的状态xt,如果栅格在O与Q之间说明此时栅格中没有障碍物,则更
新栅格的状态为xt+1=‑w+xt。如果栅格在Q的位置说明此时栅格中应该存在障碍物,则更新
栅格的状态为xt+1=w+xt。栅格地图的预期可视化效果如图7示意。