一种应用于矿井巷道的多模态融合建图与定位方法技术

本发明专利技术涉及矿井巷道建图与定位技术领域，解决了弱特征下且GNSS无法作用的矿井下定位与建图困难的技术问题，尤其涉及一种应用于矿井巷道的多模态融合建图与定位方法，包括以下步骤：获取相机当前帧的图像信息，并从当前帧的图像信息中提取点特征和线特征；根据当前帧的图像信息采用KLT算法和KnnMatch算法分别跟踪当前滑动窗口关键帧的点特征和线特征得到新的视觉点线特征信息；获取激光雷达当前激光帧的点云信息，计算点云信息中每个点的曲率，并根据每个点的曲率划分出边特征和面特征。本发明专利技术达到了能够做到高精度实时定位和建图，并且时间上和功耗上均衡的目的。且时间上和功耗上均衡的目的。且时间上和功耗上均衡的目的。

【技术实现步骤摘要】
一种应用于矿井巷道的多模态融合建图与定位方法


[0001]本专利技术涉及矿井巷道建图与定位
，尤其涉及一种应用于矿井巷道的多模态融合建图与定位方法。

技术介绍

[0002]为了保障矿井下轨道机车的安全运输从而减少矿工作业人员伤亡，并进一步实现建设智能化矿山的终极目标，自动驾驶机车正逐渐被应运到井下轨道运输。但是由于井下光线照射条件较弱能见度低，巷道狭窄且轨道线路铺设复杂，操作环境较为恶劣，具有非结构化特征环境，一般的单模态SLAM系统难以独自处理这一恶劣未知环境，当GNSS技术又无法应用在矿井巷道区域时，就很难做到高精度定位与建图，由于环境感知性差，矿井机车在煤矿井下的自主定位系统就无法实现高精准定位，因此降低了煤矿开采的安全性。

技术实现思路

[0003]针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种应用于矿井巷道的多模态融合建图与定位方法，解决了弱特征下且GNSS无法作用的矿井下定位与建图困难的技术问题，达到了能够做到高精度实时定位和建图，并且时间上和功耗上均衡的目的。
[0004]为解决上述技术问题，本专利技术提供本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种应用于矿井巷道的多模态融合建图与定位方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、获取相机当前帧的图像信息，并从当前帧的图像信息中提取点特征和线特征；S2、根据当前帧的图像信息采用KLT算法和KnnMatch算法分别跟踪当前滑动窗口关键帧的点特征和线特征得到新的视觉点线特征信息；S3、获取激光雷达当前激光帧的点云信息，计算点云信息中每个点的曲率，并根据每个点的曲率划分出边特征和面特征；S4、获取激光雷达下一激光帧的点云信息，并采用NDT和ICP的两阶段扫描匹配算法对下一激光帧的点云信息与当前激光帧的点云信息匹配，得到激光边面特征信息；S5、依据IMU提供的先验尺度信息不断更新当前状态的位姿；S6、在更新后的位姿下，将最新的视觉点线特征信息与激光边面特征信息建立深度关联；S7、将视觉因子、激光雷达因子和IMU预积分因子不断添加到联合因子图中做非线性优化以及实现三维地图建模。2.根据权利要求1所述的多模态融合建图与定位方法，其特征在于：在步骤S1中，获取相机当前帧的图像信息，并从当前帧的图像信息中提取点特征和线特征，具体过程包括以下步骤：S11、采用ORB算法提取图像信息中的点特征；S12、采用LSD算法提取图像信息中的线特征。3.根据权利要求2所述的多模态融合建图与定位方法，其特征在于：在步骤S11中，采用ORB算法提取图像信息中的点特征，具体过程包括以下步骤：S111、订阅相机当前帧的图像信息，任意选取图像信息中的一个像素点P，并判断该像素点是否为所需的特征点；S112、以像素点P为圆心，设定半径得到离散化的Bresenhan圆；S113、以Bresenhan圆上像素点的像素值与圆心做差，如果有连续N个点像素值都大于I
P
+s或小于I
p
‑
s，则把这个圆点作为一个候选特征点；S114、对图像信息中的每一个像素点都进行步骤S112
‑
步骤S113得到若干候选特征点；S115、对若干个候选特征点添加尺度不变性和旋转不变性的描述得到提升特征点；S116、以BRIEF描述子添加属性选取N个点对；S117、定义操作S；S118、输入选取的点对进行S操作，并将得到的结果进行组合，最后输出点特征。4.根据权利要求2所述的多模态融合建图与定位方法，其特征在于：在步骤S12中，采用LSD算法提取图像信息中的线特征，具体过程包括以下步骤：S121、订阅相机...

【专利技术属性】
技术研发人员：段章领，仰劲涛，梁栋，唐俊，黄林生，陈荪灿，王坤，周行云，彭志，夏浩源，郭凡奇，
申请(专利权)人：安徽大学，
类型：发明
国别省市：