基于激光雷达和IMU的三维高精度地图生成算法研究

来源 :吉林大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:ilqiqi2010
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
随着互联网技术和数据科学技术的快速发展,自动驾驶汽车变得越来越智能。无人驾驶汽车在环境保护、道路安全、资源利用等领域都有积极的应用价值。然而现代城市路况日益复杂,简单的定位方法难以解决无人驾驶车辆面临的复杂地形定位问题。而三维高精度地图可以有效解决上述问题,可以同时满足无人驾驶车辆实时性与高精度定位的要求。即时定位与建图(Simultaneous Localization And Mapping,SLAM)是目前用于生成高精度点云地图的主流方法。SLAM分为视觉SLAM和激光SLAM。三维激光雷达通过发射激光束测量环境与自身的距离,可以更好的反应周围环境的几何特征。在安全性至上的自动驾驶领域,激光SLAM比视觉SLAM方法更具备鲁棒性。IMU不但可以对点云原始数据去运动畸变,并且IMU预积分可以给点云配准提供一个初始位姿变换。3D激光雷达和惯性测量单元(Inertial Measurement Unit,IMU)具有比较高的互补性和可靠性,是多传感器融合研究的热点。因此本文使用融合IMU和激光雷达传感器的SLAM算法生成三维高精度地图。SLAM算法中关键帧插入频率很快导致冗余信息快速增加,但是这些冗余的信息对系统的精度几乎没有影响,反而损耗了更多的计算资源。目前应用较为广泛且回环效果比较好的回环检测算法是Scan Context,但是在激光雷达经过同一个地方的时候方向相反,或者激光雷达从十字路口经过方向不同的场景下,Scan Context因为不具备平移不变性导致回环检测的效果比较差。在动态环境下用SLAM建图时,不可避免地会遇到动态物体的干扰,最终造成SLAM生成的点云地图含有动态点。这些动态物体在点云地图中形成的动态点有害于后续的定位或导航任务。针对以上问题,本文主要对以下内容进行了研究:(1)为解决SLAM算法中关键帧插入频率过快,导致参与运算的冗余点云增加的问题,本文在LIO-SAM基础上对选择关键帧的条件进行了改进。在不失精度和鲁棒性的情况下,过滤冗余关键帧,降低了后端因子图优化的时间,减少了计算机资源损耗,保证系统的平稳运行。(2)为解决激光雷达经过同一位置时方向不同,导致Scan Context回环检测效果较差的问题,本文将Lidar Iris回环检测算法整合到LIO-SAM框架中。本文算法在精确率和召回率方面相较原算法都有所提高。在Lidar Iris算法检测出回环后,将回环帧与当前帧进行配准得到的旋转矩阵作为回环检测因子添加到因子图中,从而对因子图进行优化达到降低累计漂移误差的效果。(3)为解决SLAM最后建成的点云地图含有动态点的问题,本文提出了一种基于ERASOR算法改进的动态点滤除算法。本文从原始含动态点的点云地图成功滤除动态点,生成最终不含动态点的三维高精度地图,并且保存率和丢弃率与原算法相比有所提高。最后本文通过KITTI公共数据集进行测试,实验结果验证了本文算法的有效性,为后续的进一步开发打下了坚实基础。
其他文献
同步定位与地图构建(SLAM)技术是实现机器人自主导航的关键技术,针对室内可能存在动态物体的场景及传统地图对环境没有理解能力等因素所带来的局限性,探索一种基于语义信息的视觉SLAM回环检测算法,能够提高对象识别率,在保证实时性要求的前提下,提高回环检测的准确率,并利用图像语义分割技术融合传统视觉SLAM系统,建立对环境具有理解能力的语义地图,为实现室内移动机器人的自主导航技术奠定研究基础。首先,利
<正> 小儿重症肺炎常合并麻痹性肠梗阻是临床及护理工作感到棘手的问题,89~93年间,我们采用已故王鸣山老中医的经验,用麝香外敷神阙穴,治疗小儿重症肺炎合并麻痹性肠梗阻21例疗效显著。 1 治疗方法 以真麝香少许外敷神阙穴(脐
期刊
近年来,同时定位与建图(SLAM)技术取得了快速发展,以视觉为主的SLAM方案逐渐开始落地应用,研究学者们相继提出大量优秀算法,但是仍存在一些不足之处,有许多问题亟待解决。比如动态场景定位问题、地图构建实用性较弱及系统鲁棒性差等问题。针对上述问题,本文提出了一种结合双目鱼眼相机、深度传感器及IMU的动态场景语义三维地图构建算法。本文主要研究内容如下:首先,针对动态场景下定位误差较大的问题,提出自适
<正>随着《网络安全法》的深度落地和等级保护进入2.0时代,网络安全得到了各单位的高度重视,防护水平有了显著提升,但我们仍要清楚地认识到网络安全面临的严峻挑战。做好网络安全工作,管理层面需要明确一把手责任制,由上而下全面推动,明确单位、部门和人员的安全职责,筹建安全管理和安全审计专职部门,形成基于安全责任主体且能以业务板块为考核单元的安全绩效机制,真正做到谁主管谁负责,谁运营谁负责。技术层面,在做
期刊
<正>我科从1980年5月以来,运用宽肠排气饮口服或保留灌肠治疗粘连性肠梗阻,临床收到了较好的效果,现将资料完整的67例总结报道如下: 1 一般资料 全部病例均有腹部手术史和典型的肠梗阻症状,经X线证实。临床上以广泛粘连,不完全梗阻或单纯性肠梗阻最为适宜。如病者体温升高,脉搏增快,血压下降,有严重的腹膜炎征,胃内抽出咖啡色液体或有绞窄趋势者均应及时手术探查,不应坐失手术时机。 本组67例中,
期刊
目前,自动驾驶作为计算机科学与汽车工业的交叉领域,拥有广阔的市场前景,迅速成为人工智能的热门领域之一。自动驾驶包含定位、感知、决策和导航等关键模块。而即时定位与建图(Simultaneous Localization and Mapping,SLAM),能够有效的结合多种传感器的优势,对车辆位姿进行估计,对周围环境进行构建,为构建包含各种路况信息的高精度地图提供关键参照。因此,准确可靠的状态估计和
随着无人驾驶技术的研究和应用浪潮来临,无人驾驶技术正成为未来生产力水平提升的关键。在高速领域,完全自主的无人驾驶技术还很难实现,无法大规模应用。当前的无人驾驶产品的应用主要集中在低速领域。在低速无人驾驶领域中,传统的SLAM解决方案无法有效获得环境中的语义信息,严重限制了无人驾驶设备的应用场景和领域。本文针对此问题,进行了视觉语义SLAM的算法研究。系统在只靠深度相机作为输入的情况下,进行3D语义
机器人在未知环境下的自主导航是实现机器人智能化的关键一环,利用传感器信息在未知环境下机器人的定位以及建立地图是实现机器人自主导航的关键技术。为了适应多样化的应用场景,机器人通常会携带多种传感器,如相机、激光雷达以及惯性测量单元(Inertial Measurement Unit,IMU)等。如何有效组合起多种传感器实现高精度定位,成为机器人定位导航的研究难点。为了有效组合起多种传感器,设计基于拓展
随着人工智能技术的发展,自动驾驶的功能也更加完善。在自动驾驶任务中,地图是机器人定位导航任务的关键,导航地图可以用来实现机器人定位和路径规划任务。但是在户外由于光线问题的影响,一般选择使用激光雷达来构建用于定位的点云地图。在创建用于规划的地图时,需要区分可行驶的区域,在该问题上因为激光雷达的规格差异,会导致许多限制。一般情况下,在构建完点云地图后,还需要通过人工的方式来标出可行驶区域来完成规划地图
越来越多的私家车走进我们的生活,公共停车场停车难问题尤为突出,随着自动驾驶技术的发展,自动泊车(SAE L2)及其演进方向自主泊车(SAE L4)成为这一问题的解决方案。自主泊车系统(APS)有两种技术路线,一种是偏车端方案,另一种是偏场端方案。车端智能化方案对车辆智能化要求较高,且目前技术并未成熟,其L2级别的全自主泊车系统也仅适用于高端汽车和电动车,还未真正适用于普通汽车上。鉴于上述情况,选择