[发明专利]一种基于激光雷达辅助视觉的地图构建方法、装置和系统

说明书

本发明涉及一种基于激光雷达辅助视觉的地图构建方法、装置和系统，对激光雷达和视觉相机进行标定，得到雷达坐标系与相机坐标系之间的标定转换参数；获取雷达点云数据序列，采用ICP点云匹配方法对雷达点云数据序列进行匹配求解，得到中间转换参数序列；获取相机图像数据序列，根据中间转换参数序列对相机图像数据序列进行三角化处理，得到优化图像特征序列；采用最小二乘法，根据雷达点云数据序列和优化图像特征序列对中间转换参数序列进行优化，得到目标转换参数序列；根据目标转换参数序列和相机图像数据序列进行定位和建图，完成地图构建。本发明弥补了单一使用视觉定位的缺陷，有效地提高了定位的准确性和建图效果。

技术领域

本发明涉及计算机技术领域，尤其涉及一种基于激光雷达辅助视觉的地图构建方法、装置和系统。

背景技术

在现代的无人车或机器人运行过程中，同步定位与地图构建是必不可少的一个关键部分，因为要实现自动驾驶或自动导航，无人车或机器人首先必须获得精确的定位才能够准确地进行导航。

现有的定位技术有很多种，如单点GPS定位、差分GPS定位、激光雷达定位和基于机器视觉的定位。然而，每种定位技术都有其各自的缺点，例如：单点GPS定位技术需要依靠卫星的数量才能确保定位的质量，局限性强，成本高；差分GPS定位技术需要两个站才能维持分米乃至厘米级的定位，同样局限性强，定位精度不稳定；激光雷达定位技术需要进行大量的计算来进行点云匹配，进而获得定位，计算量大；基于机器视觉的定位技术则十分依赖摄像头的质量，受周围环境的影响大。

目前，还没有一种融合多种定位技术的定位方法，能弥补单一定位技术中的缺陷，提高定位的准确性和建图效果。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种基于激光雷达辅助视觉的地图构建方法，能将激光雷达定位和机器视觉定位融合起来，相互弥补单一定位技术中的缺陷，提高定位的准确性和建图效果。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：

一种基于激光雷达辅助视觉的地图构建方法，包括以下步骤：

对观测同一个观测对象的激光雷达和视觉相机进行标定，得到雷达坐标系与相机坐标系之间的标定转换参数；

获取所述激光雷达采集的雷达点云数据序列，采用ICP点云匹配方法，根据所述标定转换参数对所述雷达点云数据序列进行匹配求解，得到所述雷达点云数据序列对应的中间转换参数序列；

获取所述视觉相机采集的相机图像数据序列，根据所述中间转换参数序列对所述相机图像数据序列进行三角化处理，得到优化图像特征序列；

采用最小二乘法，根据所述雷达点云数据序列和所述优化图像特征序列对所述中间转换参数序列进行优化，得到目标转换参数序列；

根据所述目标转换参数序列和所述相机图像数据序列进行定位和建图，完成地图构建。

依据本发明的另一方面，还提供了一种基于基于激光雷达辅助视觉的地图构建系统，应用于本发明的基于激光雷达辅助视觉的地图构建方法中，包括标定模块、获取模块、匹配模块、处理模块、优化模块和建图模块；

所述标定模块用于对观测同一个观测对象的激光雷达和视觉相机进行标定，得到雷达坐标系与相机坐标系之间的标定转换参数；

所述获取模块用于获取所述激光雷达采集的雷达点云数据序列和所述视觉相机采集的相机图像数据序列；

所述匹配模块用于采用ICP点云匹配方法，根据所述标定转换参数对所述雷达点云数据序列进行匹配求解，得到所述雷达点云数据序列对应的中间转换参数序列；

所述处理模块用于根据所述中间转换参数序列对所述相机图像数据序列进行三角化处理，得到优化图像特征序列；