一种基于改进Gmapping的果园二维环境地图精准构建方法及系统技术方案

本发明专利技术属于果园地图构建技术领域，具体涉及一种基于改进Gmapping的果园二维环境地图精准构建方法及系统。本发明专利技术提出的基于改进Gmapping的果园二维环境地图精准构建算法能够对Gmapping算法前端里程计信息部分进行筛选和优化处理，从而能够提高其初始定位精度，对后端优化部分采用自适应重采样方法提高最终定位精度，进而提高果园二维环境地图的构建精度，降低测量误差，使得其能够在果园等复杂环境下得到精准的定位信息，为二维地图构建提供了准确的数据支持。供了准确的数据支持。供了准确的数据支持。

【技术实现步骤摘要】
一种基于改进Gmapping的果园二维环境地图精准构建方法及系统


[0001]本专利技术属于果园地图构建
，具体涉及一种基于改进Gmapping的果园二维环境地图精准构建方法及系统。

技术介绍

[0002]针对激光SLAM算法，典型的三维环境地图构建算法有基于3D特征匹配的LeGO
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LOAM算法。LeGO
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LOAM算法凭借基于线的地面分割方法提取地面点，有效提升了算法整体的速度和抗干扰能力，地图构建较为精准，该三维地图构建算法虽然实现了果园环境的精准构建，但果树树冠的季节性变化及果树的成长和衰老造成的果树特征变化不利于后续的地图匹配，为解决此问题有部分研究针对果园中树干这一不变特征进行二维环境地图构建。针对较小的简单果园场景，Grisetti等提出的Gmapping算法以较小的计算量实现了稳定且较高精度的地图构建，但对于特征复杂的大场景果园，Gmapping算法基于3D点云匹配方法的ICP前端里程计在后期累计误差较大，并且后端优化部分对前端里程计的初始定位信息的优化效果有限，导致最终的定位精度较低，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于改进Gmapping的果园二维环境地图精准构建方法，其特征在于：包括：获取果园区域，并在果园区域内构建探测平台，且以所述探测平台为中心，对果园区域进行扫描处理，并将扫描区域标定为待探测区；获取所述待探测区内的环境点云，并将所述环境点云投影至改进探测区内，得到待探测区内的地面点，并标定为待评估地面点；将所述待评估地面点输入至筛选模型中，得到终端地面点；将所述终端地面点和环境点云进行点云投影处理，输入至特征提取模型中，得到过渡特征，再将所述过渡特征输入至特征匹配模型中，输出前端里程计信息；获取所述待探测区内的观测信息，并与所述前端里程计信息一同输入至后端粒子滤波器中，进行粒子采样以及粒子的权重值计算；构建评估模型，并将所述粒子的权重值输入至评估模型中，得到粒子群权重差异性；获取重采样阈值，并与所述粒子群权重差异性相比较；若所述粒子群权重差异性小于重采样阈值，则表明所述粒子的采样结果不准确，并对粒子进行自适应重采样，并重新计算粒子群权重差异性；若所述粒子群权重差异性大于或等于重采样阈值，则表明所述粒子的采样结果准确，且不进行自适应重采样；获取测算函数，并将所述权重差异值输入至测算函数中，得到所述探测平台的定位信息。2.根据权利要求1所述的一种基于改进Gmapping的果园二维环境地图精准构建方法，其特征在于：所述对果园区域进行扫描处理时，采用16线激光雷达进行扫描，且其扫描区域为圆形区域。3.根据权利要求2所述的一种基于改进Gmapping的果园二维环境地图精准构建方法，其特征在于：所述获取所述待探测区内的环境点云，并将所述环境点云投影至改进探测区内的步骤，包括：将所述待探测区划分为三个区域，并将其中两个区域划分为固定大小的网格，并对另一个区域进行自适应调整；以所述激光雷达为坐标原点，将环境点云分配至各个网格对应的三维空间内。4.根据权利要求1所述的一种基于改进Gmapping的果园二维环境地图精准构建方法，其特征在于：所述将所述待评估地面点输入至筛选模型中，得到终端地面点的步骤，包括：获取初始地面点；从所述筛选模型中获取与地平面相拟合的水平度评价函数和高度评价函数，其中，所述水平度评价函数和高度评价函数均用于筛选虚假地面点；将所述水平度评价函数和高度评价函数进行结合运算，得到密度函数，并将所述虚假地面点剔除；获取终端输出函数，并结合所述密度函数以及初始地面点进行结合运算，得到终端地面点。5.根据权利要求1所述的一种基于改进Gmapping的果园二维环境地图精准构建方法，其特征在于：所述将所述终端地面点和环境点云进行点云投影处理，输入至特征提取模型中，得到过渡特征的步骤，包括：
获取所述终端地面点和环境点云的投影图像；从所述投影图像中获取各个点云与激光雷达之间的欧氏距离；以每个所述点云为基准点，从所述基准点左右两侧分别获取五个邻域点，并构建为邻域集合；从所述特征提取模型中获取平滑度测算函数，且将所述基准点和邻域点输入至平滑度测算函数，得到所述基准点和邻域点的平滑度，并将每一行的点云根据其平滑度大小进行排序；获取平滑度阈值，并筛选出所有大于平滑度阈值的基准点和邻域点，且将其标定为边缘点，筛选小于平滑度阈值的基准点和邻域点标定为平面点，再将所述边缘点和平面点分别汇总为边缘点集合和平面点集合；获取筛分阈值，并从所述边缘点集合中筛选出不属于地面点且等于筛分阈值的边缘点构成边缘点子集，从所述平面点集合中筛选出属于地面点且等于筛分阈值的平面点构成平面点子集，其中，所述边缘点子集与平...

【专利技术属性】
技术研发人员：薛金林，王培晓，程峰，杨圣语，孙晗，高辉松，
申请(专利权)人：南京农业大学，
类型：发明
国别省市：