[发明专利]一种适用于建筑物室内平面2D SLAM测绘的方法

说明书

本发明公开了一种适用于建筑物室内平面2D SLAM测绘的方法，该方法包括以下步骤：首先，激光雷达所产生的高精度点云，运用本发明改进的图优化算法，提取扫描关键帧，并对其优化之后，插入到子图当中；其次，优化后的扫描帧会存放在后台，以备用作闭环检测；再者，通过全局优化，缩小SLAM过程中的累计误差；最后，调用存放在后台的扫描帧进行闭环检测，当实现闭环时，可以得到精确的二维的平面图。本发明提供的测绘方法相比传统的的室内测绘方法更加精确，更加简便，同时激光雷达所提供的地图可以用于机器人导航。该方法所获得能够全面和精确构造室内平面环境，对测绘学科的发展有重要意义。

技术领域

本发明涉及机器人SLAM和测图技术，尤其涉及一种适用于建筑物室内平面2DSLAM测绘的方法。

背景技术

传统的测量建筑物室内平面图的步骤，大致如下：

1、收集建筑设计施工的图纸，划分工作区间；

2、准备相应的测量仪器，如测距仪、盒尺和配套的绘图图纸、铅笔以及相机；

3、测量得到相关的数据计算两次或者多次，计算平均值；

4、运用计算机辅助设计工具CAD来绘制平面图，计算相关数据。

在整个测绘的过程中，一者，流程比较繁琐，用到的工具比较多，操作过程也不方便，整个流程周期时间长，不是很可取；二者，虽然用到了测距仪和相机等精密传感器，但是测量过程始终会有人为参与，这是传统测绘方法所无法避免的，因为测量结果包含了人对环境的主观感知，这会导致测得的地图精度不高。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于针对现有技术中的缺陷，提供一种适用于建筑物室内平面2D SLAM测绘的方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种适用于建筑物室内平面2DSLAM测绘的方法，包括以下步骤：

1)数据采集：使用激光雷达扫描并采集建筑物室内的环境数据，激光雷达采集的数据为ASCII格式的端点帧数据；端点帧数据集合即为高精度点云数据；

2)数据处理：

2.1)对激光雷达采集的端点帧数据进行位姿变换提取，获得相应的点集；

其中，T_ζ表示扫描到的当前雷达坐标系中的位姿ζ到世界坐标系中的子图的变换，p表示扫描到的端点，激光雷达的位姿为ζ，且ζ＝(ζ_x,ζ_y,ζ_θ)^T，这三个参数为相对世界坐标系的二维平面坐标ζ_x,ζ_y及其方位角ζ_θ；

2.2)对点集进行优化，选取满足在子图中的概率最大的点集，其寻优公式如下：

其中，M_smooth函数使用的是双三次插值法函数，p＝{h_k},k＝1,2,…,k，描述的是扫描的端点；

2.3)建立网格地图，将多帧数据经过位姿转换后插入到子图，基于已有的激光扫描估计点集在子图中的最佳位置；

对于每个网格点，定义一个相应的像素，每当一个新的子图被插入进概率网格，一组hit网格点和不相交的miss网格点概率就被计算，同时，当网点没有被观测到的话，会根据他们所在的集合是hit还是miss赋予一个概率值，若已被观测到，就会更新网格hit与miss的概率odds(p)和网格的分辨率M_new(x)；

2.4)将生成的子图进行拼接，为了减小拼接过程中的累积误差，每隔设定时间，就会调用ceres库计算一次，SPA计算公式如下：