[发明专利]一种全方位三维点云地图生成方法及系统

说明书

本发明公开了一种全方位三维点云地图生成方法及系统，该系统包括控制计算单元、旋转激光单元和里程计单元，其中，旋转激光单元包括第一旋转电机、第二旋转电机和测距仪，测距仪采集单点点云数据，两个旋转电机的旋转速度均是可控的同时采集点云对应的位姿，里程计单元采集里程计数据，控制计算单元将采集的单点点云数据，位姿和里程计数据进行处理生成局部地图。由于该系统中第二旋转电机输出轴与第一旋转电机固定连接，第一旋转电机的输出轴设置有测距仪，第一旋转电机的旋转方向与第二旋转电机的旋转方向相互垂直，在第一旋转电机和第二旋转电机的作用下，测距仪可进行全方位激光扫描，获取各个方位的三维点云数据，生成各个方位的局部地图。

技术领域

本发明涉及全方位监控领域，尤其涉及一种全方位三维点云地图生成方法及系统。

背景技术

随着特种机器人与智能制造产业的迅速发展，越来越多的智能设备投入到复杂非结构化的工作环境中，实时三维感知与测量的需求日益增长，在目前的各种三维测量装置中，激光雷达凭借其精度高、稳定性好的特点得到广泛采用。传统多线激光雷达由于垂直视角太小，仅能覆盖激光扫描线所在区域，无法满足全方位三维测量的需求，因此，许多装置通过采用成本较低的单线激光雷达，将激光扫描平面在空间中进行摆动，并对各个位姿下的测量数据进行拼接，从而得到高密度的空间三维点云。

现有的摆动激光雷达装置中，该装置能够完成对环境的测量和重建，并根据需求对视野范围和点云分布进行调节，以实现不同位置空间信息的重点测量。但是由于该装置的摆动机构设计挡住了激光扫描的视野，未能实现全方位 360°测量，且该发明采用商品化的单线激光雷达内置电机扫描频率固定不可调，无法进行快速建图。通常商用单线雷达的扫描频率是10Hz-50Hz，通过摆动单线雷达构建三维(Three dimensional，3D)地图帧率非常慢，无法满足智能汽车和移动机器人等智能设备通过复杂路况时实时三维感知的需求。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种全方位三维点云地图生成方法及系统，用于解决现有技术的三维测量装置不能满足全方位三维测量和快速建图的技术问题。

为实现上述目的，本发明第一方面提供一种全方位三维点云地图生成系统，所述系统包括：控制计算单元、旋转激光单元和里程计单元，所述旋转激光单元包括旋转速度可控的第一旋转电机、旋转速度可控的第二旋转电机以及设置于所述第一旋转电机的输出轴的测距仪；

所述第一旋转电机、第二旋转电机及测距仪分别与所述控制计算单元连接，所述第二旋转电机的输出轴与所述第一旋转电机固定连接，所述第二旋转电机输出端的旋转方向为垂直方向，所述第一旋转电机输出端的旋转方向为水平方向；

所述测距仪，用于采集单点点云数据；

所述第一旋转电机，用于采集在所述测距仪采集所述单点点云数据时所述第一旋转电机所对应的第一位姿；

所述第二旋转电机，用于采集所述测距仪采集单点点云数据时所述第二旋转电机所对应的第二位姿；

所述里程计单元与所述控制计算单元连接，所述里程计单元，用于采集里程计数据；

所述控制计算单元，用于将采集到的所述单点点云数据、所述第一位姿、所述第二位姿和所述里程计数据进行处理生成局部地图。

本发明第二方面提供一种全方位三维点云地图生成的方法，所述方法包括：

所述测距仪采集单点点云数据；

所述第一旋转电机采集在所述测距仪采集所述单点点云数据时所述第一旋转电机所对应的第一位姿；

所述第二旋转电机采集在所述测距仪采集所述单点点云数据时所述第二旋转电机所对应的第二位姿；

所述里程计单元采集里程计数据；