[发明专利]融合双目视觉和2D激光雷达的室外定位方法

权利要求书

1.融合双目视觉和2D激光雷达的室外定位方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：由双目里程计获取帧间的相对位姿；使用双目里程计来计算帧间的相对位姿，以将激光数据转换到同一坐标系下；利用ORB-SLAM2并去除掉闭环检测部分以将其作为双目里程计来计算相对位姿，双目里程计包括提取ORB、位姿预测以及局部地图跟踪等三个步骤；

步骤2：局部子图的构建和融合；通过双目里程计来提供相对位姿将一个局部时间窗口内每个时刻得到的2D激光地图融合成一个局部子图，采用基于DS证据理论的栅格地图的融合方法，通过融合局部子图的时态信息以消除动态目标所带来的噪声；

步骤3：局部子图和先验地图的匹配；在局部子图融合完成之后，需要将其与预先构建的先验地图进行匹配以消除里程计所产生的累积误差；由于局部子图的位姿已经由双目里程计提供，因而直接在先验地图中找到局部子图所对应的位置，基于反向组合算法的地图匹配算法被用于局部子图和先验地图之间的匹配；

步骤4：局部子图的位姿校正；经过地图匹配之后，得到局部子图和先验地图之间的相对位姿，根据相对位姿对局部子图进行位姿校正，校正之后的位姿将被用于更新轨迹并且作为下一个局部子图和初始位姿。

2.根据权利要求1所述的融合双目视觉和2D激光雷达的室外定位方法，其特征在于，步骤1将去除掉回环检测的ORBSLAM2作为双目里程计，双目里程计包括提取ORB、位姿预测以及局部地图跟踪等三个步骤；首先，对双目图像提取ORB特征点，然后使用与之前速率相同的运动模型进行位姿预测，并搜索上一帧观测到的地图点，最后将地图点投影到当前帧，从已经生成的地图点中找到更多的对应关系进一步优化位姿，最后即可得到帧间的相对位姿。

3.根据权利要求1所述的融合双目视觉和2D激光雷达的室外定位方法，其特征在于，步骤2所述的局部子图采用了基于DS证据理论的地图融合方法，具体步骤如下：

首先，对每个栅格所对应的四个状态的质量函数m(F),m(O),m(Ω),m(φ)进行定义；对于任意时刻t，若该激光束在该栅格被阻挡，则该栅格的基本置信度赋值定义如下：

m_t(O)＝λ,m_t(F)＝0,m_t(Ω)＝1-λ,m_t(φ)＝0 (1)

若激光束穿过该栅格则定义如下：

m_t(O)＝0,m_t(F)＝λ,m_t(Ω)＝1-λ,m_t(φ)＝0 (2)其中λ∈[0,1]，表示2D激光雷达的置信度，根据所使用的环境，需要设置不同的数值，对于室外环境，λ的值设置为0.9，对于室内环境，λ的值设置为0.95；

随后，根据双目里程计所提供的相对位姿，将一个局部时间窗口内的2D激光雷达数据转换到同一坐标系下，以便于进行地图融合；

最后，对每个栅格地图的时态信息进行融合，设局部子图所对应的质量函数为m_LM，则其计算方法如下：

其中m₁,m₂,…,m_n表示一个局部时间窗口内n个时刻得到的栅格地图所对应的质量函数；其融合标志定义如下：

其中归一化系数K的计算方式如下：

k＝1-m₁(Ω)·m₂(Ω) (5)

最后，一个局部时间窗口内的所有的2D激光测量数据将融合成一个局部子图。