本公开涉及一种激光SLAM闭环建图的方法、装置、移动机器人、设备及介质，该方法包括：获取移动对象的激光传感数据；根据激光传感数据中的初始激光帧，对栅格地图进行初始化处理，得到初始关键帧；针对激光传感数据中位于初始激光帧时序之后的后续激光帧，确定后续激光帧中的目标关键帧，目标关键帧相较于栅格地图中已存在的上一个关键帧在平移和旋转至少一项上的差距大于设定阈值；将目标关键帧插入至栅格地图中；在目标关键帧的预设距离阈值范围内进行回环匹配搜索；和/或，监测是否接收到对已标记回环帧的匹配指令；响应于回环匹配搜索存在匹配结果或者接收到匹配指令，进行闭环图优化处理，构建得到移动对象在移动过程中所感知的目标地图。的目标地图。的目标地图。
【技术实现步骤摘要】
激光SLAM闭环建图的方法、装置、移动机器人、设备及介质
[0001]本公开涉及移动机器人导航
，尤其涉及一种激光SLAM闭环建图的方法、装置、移动机器人、设备及介质。
技术介绍
[0002]即时定位与建图(Simultaneous Location and Mapping，SLAM)是移动机器人在未知环境中移动的过程中，通过采用激光雷达或视觉摄像头得到对应的传感数据，根据传感数据进行定位，并增量式构建在移动过程中感知到的地图。
[0003]然而，在基于激光雷达进行SLAM建图的过程中，由于算法估计会产生误差，并且随着图像帧的逐步生成会累计误差，因此需要提供一种回环机制来减少甚至消除累计误差。
技术实现思路
[0004]为了解决或者至少部分地解决以下发现的技术问题：目前的SLAM建图方案存在计算量大、处理效率低且在有些场景下无法实现闭环的缺陷，本公开的实施例提供了一种激光SLAM闭环建图的方法、装置、移动机器人、设备及介质。
[0005]第一方面，本公开的实施例提供了一种激光SLAM闭环建图的方法。上述方法包括：获取移动对象的激光传感数据；根据上述激光传感数据中的初始激光帧，对栅格地图进行初始化处理，得到初始关键帧；针对上述激光传感数据中位于上述初始激光帧时序之后的后续激光帧，确定上述后续激光帧中的目标关键帧，上述目标关键帧相较于上述栅格地图中已存在的上一个关键帧在平移和旋转至少一项上的差距大于设定阈值；将上述目标关键帧插入至上述栅格地图中；在上述栅格地图中，在上述目标关键帧的预设距离阈值范围内进行回环匹配搜索；和/或，监测是否接收到对已标记回环帧的匹配指令；响应于回环匹配搜索存在匹配结果或者接收到上述匹配指令，进行闭环图优化处理，构建得到上述移动对象在移动过程中所感知的目标地图。
[0006]根据本公开的实施例，针对上述激光传感数据中位于上述初始激光帧时序之后的后续激光帧，确定上述后续激光帧中的目标关键帧，包括：针对上述后续激光帧中的每个激光帧，进行栅格滤波处理，得到上述后续激光帧的点云数据；将上述后续激光帧的点云数据与上述栅格地图进行位置匹配，得到上述后续激光帧的点云数据在上述栅格地图的坐标系中对应的位姿信息；根据上述后续激光帧中每个激光帧与上一个激光帧各自的位姿信息之间的差距，确定上述每个激光帧是否为目标关键帧。
[0007]根据本公开的实施例，上述位姿信息包括：位置信息和姿态角信息；上述设定阈值包括：用于限定距离差距的第一设定阈值和用于限定角度差距的第二设定阈值；根据上述当前激光帧与上一个激光帧各自的位姿信息之间的差距，确定上述当前激光帧是否为目标关键帧，包括：根据上述当前激光帧和上一个激光帧各自的位置信息，计算上述当前激光帧和上述上一个激光帧之间的平移距离；根据上述当前激光帧和上一个激光帧各自的姿态角信息，计算上述当前激光帧和上述上一个激光帧之间的旋转角；在预设条件满足的情况下，
确定上述当前激光帧为目标关键帧，上述预设条件包括以下至少一种：上述平移距离大于上述第一设定阈值，或者，上述旋转角大于上述第二设定阈值。
[0008]根据本公开的实施例，将上述目标关键帧插入至上述栅格地图中，包括：将上述目标关键帧的点云数据基于对应的目标位姿信息插入至上述栅格地图中。
[0009]根据本公开的实施例，上述设定阈值根据计算资源消耗和建图预设精度进行确定，上述预设距离阈值范围与上述激光传感数据匹配的误差相关。
[0010]根据本公开的实施例，在上述栅格地图中，在上述目标关键帧的预设距离阈值范围内进行回环匹配搜索，包括：在上述栅格地图中，确定上述目标关键帧预设距离范围内的关键帧中是否存在上述目标关键帧的回环帧，上述回环帧和上述目标关键帧用于表示同一个地点；在存在回环帧的情况下，确定回环匹配搜索存在匹配结果；在不存在回环帧的情况下，确定回环匹配搜索不存在匹配结果。
[0011]根据本公开的实施例，根据上述激光传感数据中的初始激光帧，对栅格地图进行初始化处理，得到初始关键帧，包括：在接收到上述初始激光帧的情况下，初始化上述栅格地图的坐标系原点；针对上述初始激光帧，进行栅格滤波处理，得到上述初始激光帧的点云数据；将上述初始激光帧的点云数据与上述栅格地图进行位置匹配，得到上述初始激光帧的点云数据在上述栅格地图的坐标系中对应的位姿信息；将上述初始激光帧根据对应的位姿信息插入至上述栅格地图中，得到初始关键帧。
[0012]第二方面，本公开的实施例提供了一种激光SLAM闭环建图的装置。上述装置包括：传感数据获取模块、地图初始化模块、关键帧确定模块、地图更新模块、闭环条件检测模块和闭环处理模块。上述传感数据获取模块用于获取移动对象的激光传感数据。上述地图初始化模块用于根据上述激光传感数据中的初始激光帧，对栅格地图进行初始化处理，得到初始关键帧。上述关键帧确定模块用于针对上述激光传感数据中位于上述初始激光帧时序之后的后续激光帧，确定上述后续激光帧中的目标关键帧，上述目标关键帧相较于上述栅格地图中已存在的上一个关键帧在平移和旋转至少一项上的差距大于设定阈值。上述地图更新模块用于将上述目标关键帧插入至上述栅格地图中。上述闭环条件检测模块用于在上述栅格地图中，在上述目标关键帧的预设距离阈值范围内进行回环匹配搜索；和/或，监测是否接收到对已标记回环帧的匹配指令。上述闭环处理模块用于响应于回环匹配搜索存在匹配结果或者接收到上述匹配指令，进行闭环图优化处理，构建得到上述移动对象在移动过程中所感知的目标地图。
[0013]第三方面，本公开的实施例提供了一种移动机器人。上述移动机器人存储有一组指令集，该指令集被上述移动机器人执行，以实现如上所述的激光SLAM闭环建图的方法；或者上述移动机器人包括如上所述的激光SLAM闭环建图的装置。
[0014]第四方面，本公开的实施例提供了一种电子设备。上述电子设备包括处理器、通信接口、存储器和通信总线，其中，处理器、通信接口和存储器通过通信总线完成相互间的通信；存储器，用于存放计算机程序；处理器，用于执行存储器上所存放的程序时，实现如上所述的激光SLAM闭环建图的方法。
[0015]第五方面，本公开的实施例提供了一种计算机可读存储介质。上述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，上述计算机程序被处理器执行时实现如上所述的激光SLAM闭环建图的方法。
[0016]本公开实施例提供的上述技术方案至少具有如下优点的部分或全部：
[0017]提供的激光SLAM闭环建图的方法中，考虑到激光雷达普遍频率较高，通过在平移和旋转至少一项上的设定阈值来得到用于插入至栅格地图中的目标关键帧，相较于相关技术中将每一帧点云都插入地图而言，既可以节省内存占用，又可以降低计算资源的消耗，而且设定阈值的取值还能够平衡计算资源和计算精度的综合要求；同时，提供了两种互补且协调一致的闭环条件检测的策略，一种是在上述栅格地图中，在上述目标关键帧的预设距离阈值范围内进行回环匹配搜索；另一种是监测是否接收到对已标记回环帧的匹配指令，在一些回环匹配搜索不存本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种激光SLAM闭环建图的方法，其特征在于，包括：获取移动对象的激光传感数据；根据所述激光传感数据中的初始激光帧，对栅格地图进行初始化处理，得到初始关键帧；针对所述激光传感数据中位于所述初始激光帧时序之后的后续激光帧，确定所述后续激光帧中的目标关键帧，所述目标关键帧相较于所述栅格地图中已存在的上一个关键帧在平移和旋转至少一项上的差距大于设定阈值；将所述目标关键帧插入至所述栅格地图中；在所述栅格地图中，在所述目标关键帧的预设距离阈值范围内进行回环匹配搜索；和/或，监测是否接收到对已标记回环帧的匹配指令；响应于回环匹配搜索存在匹配结果或者接收到所述匹配指令，进行闭环图优化处理，构建得到所述移动对象在移动过程中所感知的目标地图。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，针对所述激光传感数据中位于所述初始激光帧时序之后的后续激光帧，确定所述后续激光帧中的目标关键帧，包括：针对所述后续激光帧中的每个激光帧，进行栅格滤波处理，得到所述后续激光帧的点云数据；将所述后续激光帧的点云数据与所述栅格地图进行位置匹配，得到所述后续激光帧的点云数据在所述栅格地图的坐标系中对应的位姿信息；根据所述后续激光帧中每个激光帧与上一个激光帧各自的位姿信息之间的差距，确定所述每个激光帧是否为目标关键帧。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述位姿信息包括：位置信息和姿态角信息；所述设定阈值包括：用于限定距离差距的第一设定阈值和用于限定角度差距的第二设定阈值；根据所述当前激光帧与上一个激光帧各自的位姿信息之间的差距，确定所述当前激光帧是否为目标关键帧，包括：根据所述当前激光帧和上一个激光帧各自的位置信息，计算所述当前激光帧和所述上一个激光帧之间的平移距离；根据所述当前激光帧和上一个激光帧各自的姿态角信息，计算所述当前激光帧和所述上一个激光帧之间的旋转角；在预设条件满足的情况下，确定所述当前激光帧为目标关键帧，所述预设条件包括以下至少一种：所述平移距离大于所述第一设定阈值，或者，所述旋转角大于所述第二设定阈值。4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，将所述目标关键帧插入至所述栅格地图中，包括：将所述目标关键帧的点云数据基于对应的目标位姿信息插入至所述栅格地图中。5.根据权利要求1
‑
4中任一项所述的方法，其特征在于，所述设定阈值根据计算资源消耗和建图预设精度进行确定，所述预设距离阈值范围与所述激光传感数据匹配的误差相关。6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述栅格地图中，在所述目标关键...
【专利技术属性】
技术研发人员：王运志，
申请(专利权)人：重庆中科汽车软件创新中心，
类型：发明
国别省市：
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