[发明专利]一种适用于建筑物室内平面2D SLAM测绘的方法

摘要

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。

主权项

1.一种适用于建筑物室内平面2D SLAM测绘的方法，其特征在于，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，即端点帧数据；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，获得用于形成子图的点集；其中，Tζ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＝(ζx,ζy,ζθ)T，这三个参数为相对世界坐标系的二维平面坐标ζx,ζy及其方位角ζθ；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，Msmooth函数使用的是双三次插值法函数，p＝{hk},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其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Mnew(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，调用ceres库计算一次，SPA计算公式如下：其中，代表子图的位姿，表示扫描帧的位姿，∑_ij表示的是子图与扫描帧的协方差矩阵，ζ_ij表示子图所对应的扫描帧的位姿，E代表残差函数，ρ函数是Huber损失函数；2.5)闭环检测：根据步骤2.2)中优化后的扫描帧及与之对应的子图帧，进行闭环检测；若闭环检测成功，则转入步骤3)，否则转入步骤2.2)3)将所有子图拼接的结果作为最后的全局地图。