一种全局点云地图的构建方法、装置、设备及存储介质制造方法及图纸

本发明专利技术实施例公开了一种全局点云地图的构建方法、装置、设备及存储介质。该方法包括：获取至少两帧点云数据以及与各帧点云数据分别对应的全局位置数据，并基于各帧点云数据，确定局部点云地图；基于各帧点云数据和各所述全局位置数据，确定局部坐标系与全局坐标系之间的目标配准参数；基于所述局部点云地图和目标配准参数，确定全局点云地图。本发明专利技术实施例通过基于至少两帧点云数据和与各帧点云数据对应的全局位置数据，确定局部坐标系与全局坐标系之间的目标配准参数，并基于各帧点云数据确定的局部点云地图和目标配准参数，确定全局点云地图，解决了现有点云配准方法作业效率低的问题，降低了点云配准的硬件成本和配准算法的复杂度。

【技术实现步骤摘要】
一种全局点云地图的构建方法、装置、设备及存储介质
本专利技术实施例涉及点云数据处理
，尤其涉及一种全局点云地图的构建方法、装置、设备及存储介质。
技术介绍
激光SLAM(simultaneouslocalizationandmapping，同步定位与地图构建)建图主要用于解决移动机器人在未知环境中运行时定位导航与地图构建的问题，在行业应用中需要将点云采集设备构建的局部地图匹配到全局坐标系下。目前主要的配准方法是人工在局部地图中选择表达真实控制点的局部特征点，根据真实控制点和局部特征点构建的映射方程，将局部特征点配准到世界坐标系下。还有人提出在点云采集设备中加入高精组合惯导及实时差分模块等传感器，通过多传感器融合技术构建世界坐标系下的点云地图。在实现本专利技术的过程中，发现现有技术中至少存在以下技术问题：人工标注的方法需要人工测量真实控制点和选择局部特征点，作业效率低。多传感器融合的方法增加了点云配准的硬件成本以及提高了配准算法的复杂度。
技术实现思路
本专利技术实施例提供了一种全局点云地图的构建方法、装置、设备及存储介质，以提高点云配准的效率，降低点云配准的硬件成本和配准算法的复杂度。第一方面，本专利技术实施例提供了一种全局点云地图的构建方法，该方法包括：获取至少两帧点云数据以及与各帧点云数据分别对应的全局位置数据，并基于各帧点云数据，确定局部点云地图；基于各帧点云数据和各所述全局位置数据，确定局部坐标系与全局坐标系之间的目标配准参数；基于所述局部点云地图和目标配准参数，确定全局点云地图。第二方面，本专利技术实施例还提供了一种全局点云地图的构建装置，该装置包括：点云数据获取模块，用于获取至少两帧点云数据以及与各帧点云数据分别对应的全局位置数据，并基于各帧点云数据，确定局部点云地图；目标配准参数确定模块，用于基于各帧点云数据和各所述全局位置数据，确定局部坐标系与全局坐标系之间的目标配准参数；全局点云地图确定模块，用于基于所述局部点云地图和目标配准参数，确定全局点云地图。第三方面，本专利技术实施例还提供了一种电子设备，该电子设备包括：一个或多个处理器；存储器，用于存储一个或多个程序；当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行时，使得所述一个或多个处理器实现上述所涉及的任一所述的全局点云地图的构建方法。第四方面，本专利技术实施例还提供了一种包含计算机可执行指令的存储介质，所述计算机可执行指令在由计算机处理器执行时用于执行上述所涉及的任一所述的全局点云地图的构建方法。上述专利技术中的实施例具有如下优点或有益效果：本专利技术实施例通过基于至少两帧点云数据和与各帧点云数据对应的全局位置数据，确定局部坐标系与全局坐标系之间的目标配准参数，并基于各帧点云数据确定的局部点云地图和目标配准参数，确定全局点云地图，解决了现有点云配准方法作业效率低的问题，降低了点云配准的硬件成本和配准算法的复杂度。附图说明图1是本专利技术实施例一提供的一种全局点云地图的构建方法的流程图；图2是本专利技术实施例二提供的一种全局点云地图的构建方法的流程图；图3是本专利技术实施例二提供的一种全局点云地图的构建方法的具体实例的流程图；图4是本专利技术实施例三提供的一种全局点云地图的构建装置的示意图；图5是本专利技术实施例四提供的一种电子设备的结构示意图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本专利技术，而非对本专利技术的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本专利技术相关的部分而非全部结构。实施例一图1是本专利技术实施例一提供的一种全局点云地图的构建方法的流程图，本实施例可适用于构建全局点云地图的情况，该方法可以由全局点云地图的构建装置来执行，该装置可采用软件和/或硬件的方式实现，具体包括如下步骤：S110、获取至少两帧点云数据以及与各帧点云数据分别对应的全局位置数据，并基于各帧点云数据，确定局部点云地图。其中，具体的，点云数据可用于表征物体的空间分布或表面特征的点数据集合。示例性的，当点云采集设备采用激光测量原理时，采集到的每个点云数据点包含点云位置信息和激光反射强度。当点云采集设备采用摄影测量原理时，采集到的每个点云数据点包含点云位置信息和颜色信息。当点云采集设备采用激光测量原理和摄影测量原理时，采集到的每个点云数据点包含点云位置信息、激光反射强度和颜色信息。其中，示例性的，点云位置信息包括X坐标、Y坐标和Z坐标。此处对获取点云数据的点云采集设备的采集原理不作限定。其中，具体的，全局位置数据可用于表征全局坐标系下的位置数据。示例性的，全局位置数据可以是采用全球定位系统(GlobalPositioningSystem，GPS)采集到的，全局位置数据包括经度数据、纬度数据和高度数据。其中，具体的，当点云采集设备采集一帧点云数据的同时，位置采集设备采集一组全局位置数据。其中，具体的，局部点云地图是基于局部坐标系构建的点云地图，点云地图由至少两帧处于同一局部坐标系中的点云数据构成。其中，局部坐标系的坐标原点为点云采集设备的中心点。在点云采集设备运动过程中，采集到的不同帧点云数据分别对应的局部坐标系可能不同。局部点云地图可以是以任一帧点云数据对应的局部坐标系构建的，如该局部坐标系对应的点云数据可以是第一帧点云数据、最后一帧点云数据或中间任一帧点云数据。此处对局部点云地图对应的局部坐标系不作限定。S120、基于各帧点云数据和各全局位置数据，确定局部坐标系与全局坐标系之间的目标配准参数。其中，具体的，目标配准参数用于表征局部坐标系与全局坐标系之间的转换关系，目标配准参数包括三个旋转参数和三个平移参数。具体的，三个旋转参数分别为X轴旋转参数、Y轴旋转参数和Z轴旋转参数，三个平移参数分别为X轴平移参数、Y轴平移参数和Z轴平移参数。在一个实施例中，可选的，基于各帧点云数据和各全局位置数据，确定局部坐标系与全局坐标系之间的目标配准参数，包括：基于各帧点云数据，确定点云轨迹参数；其中，点云轨迹参数包括各相邻帧点云数据之间的变换矩阵；基于各全局位置数据，确定位置轨迹参数；基于点云轨迹参数和位置轨迹参数，确定局部坐标系与全局坐标系之间的目标配准参数。其中，具体的，变换矩阵可用于描述相邻帧点云数据对应的局部坐标系之间的转换关系。示例性的，第N帧点云数据与第N+1帧点云数据对应的变换矩阵为W，则基于W可将第N+1帧点云数据从其所在的局部坐标系转换到第N帧点云数据所在的局部坐标系中。其中，具体的，点云轨迹参数可用于描述点云采集设备在局部坐标系下的运动轨迹。其中，具体的，位置轨迹参数用于表征相邻全局位置数据之间的变化关系。示例性的，第N个全局位置数据为(xn,yn,zn)，第N+1个全局位置数据为(xn+1,yn+1,zn+1)，则位置轨迹参数为(xn+1-xn,yn本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种全局点云地图的构建方法，其特征在于，包括：/n获取至少两帧点云数据以及与各帧点云数据分别对应的全局位置数据，并基于各帧点云数据，确定局部点云地图；/n基于各帧点云数据和各所述全局位置数据，确定局部坐标系与全局坐标系之间的目标配准参数；/n基于所述局部点云地图和目标配准参数，确定全局点云地图。/n

【技术特征摘要】
1.一种全局点云地图的构建方法，其特征在于，包括：
获取至少两帧点云数据以及与各帧点云数据分别对应的全局位置数据，并基于各帧点云数据，确定局部点云地图；
基于各帧点云数据和各所述全局位置数据，确定局部坐标系与全局坐标系之间的目标配准参数；
基于所述局部点云地图和目标配准参数，确定全局点云地图。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于各帧点云数据和各所述全局位置数据，确定局部坐标系与全局坐标系之间的目标配准参数，包括：
基于各帧点云数据，确定点云轨迹参数；其中，所述点云轨迹参数包括各相邻帧点云数据之间的变换矩阵；
基于各所述全局位置数据，确定位置轨迹参数；
基于所述点云轨迹参数和位置轨迹参数，确定局部坐标系与全局坐标系之间的目标配准参数。


3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述基于所述点云轨迹参数和位置轨迹参数，确定局部坐标系与全局坐标系之间的目标配准参数，包括：
基于所述点云轨迹参数和位置轨迹参数，确定回归方程，并基于所述回归方程和各所述全局位置数据，确定残差方程组；
基于所述残差方程组，确定局部坐标系与全局坐标系之间的目标配准参数。


4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于各帧点云数据，确定局部点云地图，包括：
确定各相邻帧点云数据之间的变换矩阵，并基于所述变换矩阵，将各帧点云数据变换到局部坐标系中，得到局部点云地图。


5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述确定各相邻帧点云数据之间的变换矩阵，包括：
针对每帧点云数据，将当前帧点云数据进行网格划分，确定至少一个网格内的网格点云数据分别对应的正态分布函数；
根据各所述正态分布函数和下一帧点云数据，确定所述下一帧点云数据在所述当前帧点云数据中的概率分布函数；
基于所述概率分布函数，确定所述当前帧点云数据与所述下一帧点云数据之间的变换矩阵。


6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在基于各帧点云数据，确定局部点云地图之前，所述方法还包括：
针对每帧点云数据，对当前帧点云数据进行采样处理，得到采样后的点云数据；或者，
针对每帧点云数据，对当前帧点云数据进行滤波处理，得到滤波后...

【专利技术属性】
技术研发人员：王帅，
申请(专利权)人：北京京东乾石科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11