可左右滑动选省市

定位初始化方法及其系统实用新型专利

更新时间:2024-07-01
定位初始化方法及其系统实用新型专利 专利申请类型:实用新型专利;
源自:北京高价值专利检索信息库;

专利名称:定位初始化方法及其系统

专利类型:实用新型专利

专利申请号:CN201811121022.8

专利申请(专利权)人:北京京东乾石科技有限公司
权利人地址:北京市大兴区北京经济技术开发区科创十一街18号院2号楼19层A1905室

专利发明(设计)人:孙志明,李雨倩,吴迪,刘懿,李政,张连川

专利摘要:本公开提供了一种定位初始化方法,用于定位对象的初始位置和初始航向角,包括:通过设置在对象上的激光雷达获取对象当前所处环境的激光点云;基于预先构建的点云地图分割出与通过划分对象的预定移动线路得到的多个线段对应的多个区块,其中,不同的区块对应于不同的子地图点云;基于与多个区块对应的子地图点云拟定多个初始位姿;以及将激光点云与拟定的多个初始位姿进行匹配,以对对象进行定位初始化。本公开还提供了一种定位初始化系统、一种计算机系统和一种计算机可读存储介质。

主权利要求:
1.一种定位初始化方法,用于定位对象的初始位置和初始航向角,包括:通过设置在所述对象上的激光雷达获取所述对象当前所处环境的激光点云;
基于预先构建的点云地图分割出与通过划分所述对象的预定移动线路得到的多个线段对应的多个区块,其中,不同的区块对应于不同的子地图点云,所述点云地图的点云被划分为线特征点云和面特征点云;
基于与所述多个区块对应的子地图点云拟定多个初始位姿,其中,所述多个初始位姿是基于多个航向角确定的;
将所述激光点云划分为线特征激光点云和面特征激光点云;以及分别将所述线特征激光点云和所述面特征激光点云与拟定的所述多个初始位姿进行匹配,以对所述对象进行定位初始化;
所述基于预先构建的点云地图分割出与通过划分所述对象的预定移动线路得到的多个线段对应的多个区块,包括:针对每个所述线段的中心点,将所述点云地图的点云中与该中心点之间的距离小于第一阈值的点分割到一个区块内,得到所述多个线段对应的多个区块。
2.根据权利要求1所述的方法,其中,所述基于与所述多个区块对应的子地图点云拟定多个初始位姿,包括:基于与所述多个区块对应的子地图点云,确定每个区块的中心点;以及为每个中心点设置多个航向角,以拟定所述多个初始位姿。
3.根据权利要求1所述的方法,其中,所述针对每个中心点将所述点云地图的点云中与该中心点之间的距离小于第一阈值的点分割到一个区块内,包括:将所述点云地图的点云划分为线特征点云和面特征点云;
针对每个中心点将所述线特征点云中与该中心点之间的距离小于所述第一阈值的点分割到一个区块内;以及针对每个中心点将所述面特征点云中与该中心点之间的距离小于所述第一阈值的点也分割到该区块内。
4.一种定位初始化系统,用于定位对象的初始位置和初始航向角,包括:获取模块,用于通过设置在所述对象上的激光雷达获取所述对象当前所处环境的激光点云;
分割模块,用于基于预先构建的点云地图分割出与通过划分所述对象的预定移动线路得到的多个线段对应的多个区块,其中,不同的区块对应于不同的子地图点云,所述点云地图的点云被划分为线特征点云和面特征点云;
拟定模块,用于基于与所述多个区块对应的子地图点云拟定多个初始位姿,其中,所述多个初始位姿是基于多个航向角确定的;
划分单元,用于将所述激光点云划分为线特征激光点云和面特征激光点云;以及匹配单元,用于分别将所述线特征激光点云和所述面特征激光点云与拟定的所述多个初始位姿进行匹配;
所述分割模块,包括:针对每个所述线段的中心点,将所述点云地图的点云中与该中心点之间的距离小于第一阈值的点分割到一个区块内,得到所述多个线段对应的多个区块。
5.根据权利要求4所述的系统,其中,所述拟定模块包括:第一确定单元,用于基于与所述多个区块对应的子地图点云,确定每个区块的中心点;
以及
设置单元,用于为每个中心点设置多个航向角,以拟定所述多个初始位姿。
6.根据权利要求4所述的系统,其中,所述分割模块包括:划分子单元,用于将所述点云地图的点云划分为线特征点云和面特征点云;
第一分割子单元,用于针对每个中心点将所述线特征点云中与该中心点之间的距离小于所述第一阈值的点分割到一个区块内;以及第二分割子单元,用于针对每个中心点将所述面特征点云中与该中心点之间的距离小于所述第一阈值的点也分割到该区块内。
7.一种计算机系统,包括:
一个或多个处理器;
存储器,用于存储一个或多个程序,
其中,当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行时,使得所述一个或多个处理器实现权利要求1至3中任一项所述的方法。
8.一种计算机可读存储介质,其上存储有可执行指令,该指令被处理器执行时使处理器实现权利要求1至3中任一项所述的方法。 说明书 : 定位初始化方法及其系统技术领域[0001] 本公开涉及互联网技术领域,更具体地,涉及一种定位初始化方法及其系统以及一种计算机系统和计算机可读存储介质。背景技术[0002] 近年来无人驾驶技术尤其是室外无人驾驶车在电商和外卖配送中占据了越来越重要的地位。激光雷达是无人驾驶车常用的比较鲁棒的定位技术。[0003] 而在实现本公开构思的过程中,发明人发现相关技术中至少存在如下问题:现有的激光雷达定位技术必须借助第三方如GPS卫星和磁罗盘才能完成定位初始化,在这种情况下,如果没有GPS信号或者GPS信号被建筑物遮挡,则会导致定位存在较大误差,而磁罗盘在室外易受干扰,因而也会导致定位存在较大误差。发明内容[0004] 有鉴于此,本公开提供了一种定位初始化方法及能够实现该方法的定位初始化系统以及一种计算机系统和计算机可读存储介质。[0005] 本公开的一个方面提供了一种定位初始化方法,用于定位对象的初始位置和初始航向角,包括:通过设置在上述对象上的激光雷达获取上述对象当前所处环境的激光点云;基于预先构建的点云地图分割出与通过划分上述对象的预定移动线路得到的多个线段对应的多个区块,其中,不同的区块对应于不同的子地图点云;基于与上述多个区块对应的子地图点云拟定多个初始位姿;以及将上述激光点云与拟定的上述多个初始位姿进行匹配,以对上述对象进行定位初始化。[0006] 根据本公开的实施例,上述基于与上述多个区块对应的子地图点云拟定多个初始位姿,包括:基于与上述多个区块对应的子地图点云,确定每个区块的中心点;以及为每个中心点设置多个航向角,以拟定上述多个初始位姿。[0007] 根据本公开的实施例,上述基于预先构建的点云地图分割出与通过划分上述对象的预定移动线路得到的多个线段对应的多个区块,包括:获取上述点云地图以及上述预定移动线路;将上述预定移动线路分割成多个线段;确定上述多个线段中每个线段的中心点;以及基于每个中心点将上述点云地图的点云进行分割得到对应的区块。[0008] 根据本公开的实施例,上述基于每个中心点将上述点云地图的点云进行分割得到对应的区块,包括:针对每个中心点将上述点云地图的点云中与该中心点之间的距离小于第一阈值的点分割到一个区块内。[0009] 根据本公开的实施例,上述针对每个中心点将上述点云地图的点云中与该中心点之间的距离小于第一阈值的点分割到一个区块内,包括:将上述点云地图的点云划分为线特征点云和面特征点云;针对每个中心点将上述线特征点云中与该中心点之间的距离小于上述第一阈值的点分割到一个区块内;以及针对每个中心点将上述面特征点云中与该中心点之间的距离小于上述第一阈值的点也分割到该区块内;上述将上述激光点云与拟定的上述多个初始位姿进行匹配,包括:将上述激光点云划分为线特征激光点云和面特征激光点云;以及分别将上述线特征激光点云和上述面特征激光点云与拟定的上述多个初始位姿进行匹配。[0010] 本公开的另一个方面提供了一种定位初始化系统,用于定位对象的初始位置和初始航向角,包括:获取模块,用于通过设置在上述对象上的激光雷达获取上述对象当前所处环境的激光点云;分割模块,用于基于预先构建的点云地图分割出与通过划分上述对象的预定移动线路得到的多个线段对应的多个区块,其中,不同的区块对应于不同的子地图点云;拟定模块,用于基于与上述多个区块对应的子地图点云拟定多个初始位姿;以及匹配模块,用于将上述激光点云与拟定的上述多个初始位姿进行匹配,以对上述对象进行定位初始化。[0011] 根据本公开的实施例,上述拟定模块包括:第一确定单元,用于基于与上述多个区块对应的子地图点云,确定每个区块的中心点;以及设置单元,用于为每个中心点设置多个航向角,以拟定上述多个初始位姿。[0012] 根据本公开的实施例,上述分割模块包括:获取单元,用于获取上述点云地图以及上述预定移动线路;第一分割单元,用于将上述预定移动线路分割成多个线段;第二确定单元,用于确定上述多个线段中每个线段的中心点;以及第二分割单元,用于基于每个中心点将上述点云地图的点云进行分割得到对应的区块。[0013] 根据本公开的实施例,上述第二分割单元还用于:针对每个中心点将上述点云地图的点云中与该中心点之间的距离小于第一阈值的点分割到一个区块内。[0014] 根据本公开的实施例,上述第二分割单元包括:划分子单元,用于将上述点云地图的点云划分为线特征点云和面特征点云;第一分割子单元,用于针对每个中心点将上述线特征点云中与该中心点之间的距离小于上述第一阈值的点分割到一个区块内;以及第二分割子单元,用于针对每个中心点将上述面特征点云中与该中心点之间的距离小于上述第一阈值的点也分割到该区块内;上述匹配模块包括:划分单元,用于将上述激光点云划分为线特征激光点云和面特征激光点云;以及匹配单元,用于分别将上述线特征激光点云和上述面特征激光点云与拟定的上述多个初始位姿进行匹配。[0015] 本公开的另一方面提供了一种计算机系统,包括:一个或多个处理器;存储器,用于存储一个或多个程序,其中,当上述一个或多个程序被上述一个或多个处理器执行时,使得上述一个或多个处理器如上所述的方法。[0016] 本公开的另一方面提供了一种非易失性存储介质,存储有计算机可执行指令,上述指令在被执行时用于实现如上所述的方法。[0017] 本公开的另一方面提供了一种计算机程序,上述计算机程序包括计算机可执行指令,上述指令在被执行时用于实现如上所述的方法。[0018] 根据本公开的实施例,因为采用了根据对象的预定移动线路拟定多个初始位姿进行定位初始化的技术手段,所以至少部分地克服了现有的定位初始化需要借助于第三方,由于没有GPS信号或者GPS信号被遮挡或者磁罗盘受干扰等而导致定位初始化误差较大的缺陷技术问题,进而达到了无需借助于第三方,且定位初始化误差较小的技术效果。附图说明[0019] 通过以下参照附图对本公开实施例的描述,本公开的上述以及其他目的、特征和优点将更为清楚,在附图中:[0020] 图1示意性示出了可以应用本公开的定位初始化方法及其系统的示例性系统架构;[0021] 图2示意性示出了根据本公开实施例的定位初始化方法的流程图;[0022] 图3示意性示出了根据本公开实施例的定位初始化方法的应用场景;[0023] 图4示意性示出了根据本公开另一实施例的定位初始化方法的应用场景;[0024] 图5示意性示出了根据本公开实施例的拟定初始位姿的流程图;[0025] 图6示意性示出了根据本公开实施例的分割区块的示意图;[0026] 图7示意性示出了根据本公开实施例的定位初始化系统的框图;[0027] 图8示意性示出了根据本公开实施例的拟定模块的框图;[0028] 图9示意性示出了根据本公开实施例的分割模块的框图;以及[0029] 图10示意性示出了根据本公开实施例的适于实现定位初始化方法的计算机系统的框图。具体实施方式[0030] 以下,将参照附图来描述本公开的实施例。但是应该理解,这些描述只是示例性的,而并非要限制本公开的范围。在下面的详细描述中,为便于解释,阐述了许多具体的细节以提供对本公开实施例的全面理解。然而,明显地,一个或多个实施例在没有这些具体细节的情况下也可以被实施。此外,在以下说明中,省略了对公知结构和技术的描述,以避免不必要地混淆本公开的概念。[0031] 在此使用的术语仅仅是为了描述具体实施例,而并非意在限制本公开。在此使用的术语“包括”、“包含”等表明了所述特征、步骤、操作和/或部件的存在,但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、步骤、操作或部件。[0032] 在此使用的所有术语(包括技术和科学术语)具有本领域技术人员通常所理解的含义,除非另外定义。应注意,这里使用的术语应解释为具有与本说明书的上下文相一致的含义,而不应以理想化或过于刻板的方式来解释。[0033] 在使用类似于“A、B和C等中至少一个”这样的表述的情况下,一般来说应该按照本领域技术人员通常理解该表述的含义来予以解释(例如,“具有A、B和C中至少一个的系统”应包括但不限于单独具有A、单独具有B、单独具有C、具有A和B、具有A和C、具有B和C、和/或具有A、B、C的系统等)。在使用类似于“A、B或C等中至少一个”这样的表述的情况下,一般来说应该按照本领域技术人员通常理解该表述的含义来予以解释(例如,“具有A、B或C中至少一个的系统”应包括但不限于单独具有A、单独具有B、单独具有C、具有A和B、具有A和C、具有B和C、和/或具有A、B、C的系统等)。本领域技术人员还应理解,实质上任意表示两个或更多可选项目的转折连词和/或短语,无论是在说明书、权利要求书还是附图中,都应被理解为给出了包括这些项目之一、这些项目任一方、或两个项目的可能性。例如,短语“A或B”应当被理解为包括“A”或“B”、或“A和B”的可能性。[0034] 本公开的实施例提供了一种定位初始化方法以及能够实现该方法的定位初始化系统。该方法包括通过设置在对象上的激光雷达获取对象当前所处环境的激光点云;基于点云地图分割出与对象的预定移动线路对应的多个区块,其中,不同的区块对应于不同的子地图点云;基于与多个区块对应的子地图点云拟定多个初始位姿;以及将激光点云与拟定的多个初始位姿进行匹配,以对对象进行定位初始化。[0035] 图1示意性示出了可以应用本公开的定位初始化方法及其系统的示例性系统架构。需要注意的是,图1所示仅为可以应用本公开实施例的系统架构的示例,以帮助本领域技术人员理解本公开的技术内容,但并不意味着本公开实施例不可以用于其他设备、系统、环境或场景。[0036] 如图1所示,根据该实施例的系统架构可以包括终端设备101、102、103,网络104和服务器105以及可移动装置106(如无人驾驶车)。网络104用以在终端设备101、102、103和服务器105之间,以及终端设备101、102、103和可移动装置106,以及服务器105和可移动装置106之间提供通信链路的介质。网络104可以包括各种连接类型,例如有线和/或无线通信链路等等。[0037] 用户可以使用终端设备101、102、103通过网络104与服务器105交互,以接收或发送消息等。终端设备101、102、103上可以安装有各种通讯客户端应用。[0038] 终端设备101、102、103可以是具有显示屏的各种电子设备,包括但不限于智能手机、平板电脑、膝上型便携计算机和台式计算机等等。[0039] 服务器105可以是提供各种服务的服务器,例如对用户利用终端设备101、102、103进行工作时提供支持的后台管理服务器(仅为示例)。后台管理服务器可以对接收到的用户请求等数据进行分析等处理,并将处理结果(例如根据用户请求获取或生成的网页、信息、或数据等)反馈给终端设备。[0040] 需要说明的是,本公开实施例所提供的定位初始化方法一般可以由服务器105执行。相应地,本公开实施例所提供的定位初始化系统一般可以设置于服务器105中。本公开实施例所提供的定位初始化方法也可以由不同于服务器105且能够与终端设备101、102、103和/或服务器105通信的服务器或服务器集群执行。相应地,本公开实施例所提供的定位初始化系统也可以设置于不同于服务器105且能够与终端设备101、102、103和/或服务器105通信的服务器或服务器集群中。或者,本公开实施例所提供的定位初始化方法也可以由终端设备101、102、或103执行,或者也可以由不同于终端设备101、102、或103的其他终端设备执行。相应地,本公开实施例所提供的定位初始化系统也可以设置于终端设备101、102、或103中,或设置于不同于终端设备101、102、或103的其他终端设备中。[0041] 应该理解,图1中的终端设备、网络和服务器的数目仅仅是示意性的。根据实现需要,可以具有任意数目的终端设备、网络和服务器。[0042] 图2示意性示出了根据本公开实施例的定位初始化方法的流程图。[0043] 如图2所示,该方法,用于定位对象的初始位置和初始航向角,包括操作S201~S204。[0044] 在操作S201,通过设置在对象上的激光雷达获取该对象当前所处环境的激光点云。[0045] 在本公开实施例中,对象可以包括但不限于无人驾驶车(也称为无人车),其应用领域可以包括作为无人配送车应用于电商和外卖等领域。以下将以无人车为例详细阐述本公开。[0046] 此外,激光雷达使用的技术是飞行时间(TOF,timeofflight)。具体而言,就是根据激光遇到障碍物后的折返时间,计算目标与自己的相对距离。激光光束可以准确测量视场中物体轮廓边沿与设备间的相对距离,这些轮廓信息组成所谓的点云并绘制出3D环境地图,精度可达到厘米级别,从而可以提高测量精度。激光雷达还具有独特的优点,如极高的距离分辨率和角分辨率、速度分辨率高、测速范围广、能获得目标的多种图像、抗干扰能力强等。这使得激光雷达能精确测量目标位置(距离和角度)、运动状态(速度、振动和姿态)和形状、探测、识别、分辨和跟踪目标。[0047] 以无人车为例,在定位初始化过程中,首先会通过激光雷达对无人车周围环境(包括树木和建筑物等)进行激光扫描,从而得到对应的激光点云。[0048] 在操作S202,基于预先构建的点云地图分割出与通过划分该对象的预定移动线路得到的多个线段对应的多个区块,其中,不同的区块对应于不同的子地图点云。[0049] 在本公开实施例中,基于激光雷达在特定场景中定位,会预先构建场景的三维点云地图。[0050] 在操作S203,基于与该多个区块对应的子地图点云拟定多个初始位姿。[0051] 在本公开实施例中,初始位姿可以包括初始位置和初始航向角。[0052] 以无人车为例,如图3所示,假设无人车本次承担的配送任务是将某货品从A地运送至B地,那么实施时就可以将路段AB分为多个区块,并从每个区块对应的点云中选出对应的点,进而确定各点的坐标位置,并以此作为拟定的初始位置。并且,由于AB路段没有拐点,因此对于每个初始位置而言,可以将去程对应的航向角设置为0°,将返程对应的航向角设置为180°。[0053] 此外,假设无人车本次承担的配送任务是将某货品从A地运送至B地,且AB路段存在拐点C,因此对于AC路段中的每个初始位置而言,可以将去程对应的航向角设置为0°,将返程对应的航向角设置为180°,而对于CB路段中的每个初始位置而言,可以将去程对应的航向角设置为C到B方向对应的角度,将返程对应的航向角设置为B到C方向对应的角度。[0054] 在操作S204,将该激光点云与拟定的该多个初始位姿进行匹配,以对该对象进行定位初始化。[0055] 具体地,以无人车为例,将激光点云与每个拟定的初始位姿进行ICP匹配(即迭代最近点匹配)时,在固定迭代次数n次内,如果最终ICP增量更新小于预定阈值时认为完成了ICP迭代,则此时的位姿累积为无人车的初始位姿;相反,如国最终ICP增量更新大于该预定阈值时认为初始化失败,尝试与下一个初始位置和初始航向角进行匹配,直到满足小于阈值为止。如果都不能满足,则说明初始化失败。[0056] 需要说明的是,当完成定位初始化后,在初始化结果的基础上,可以使后续定位过程更加快速。[0057] 此外,本公开提供的基于点云地图的定位初始化方案,主要包括硬件层、数据层、算法层,硬件层主要包括激光雷达模块和主处理器模块;数据层主要包括点云数据、点云地图(包括线特征地图和面特征地图)、算法层主要通过全局定位初始化在点云地图的基础上完成对无人车的定位初始化。[0058] 与现有技术中利用激光雷达定位必须借助第三方如GPS卫星和磁罗盘提供的初始位姿才能完成定位初始化,导致存在较大误差相比,通过本公开实施例,因为采用了根据对象的预定移动线路拟定多个初始位姿进行定位初始化的技术手段,所以至少部分地克服了现有的定位初始化需要借助于第三方,由于没有GPS信号或者GPS信号被遮挡或者磁罗盘受干扰等而导致定位初始化误差较大的缺陷技术问题,进而达到了无需借助于第三方,且定位初始化误差较小的技术效果。[0059] 下面参考图4~图6,结合具体实施例对图2所示的方法做进一步说明。[0060] 除了图3示出的应用场景外,通常情况下无人车的预定移动线路一般都没那么规则。例如,图4示意性示出了根据本公开另一实施例的定位初始化方法的应用场景。如图4所示,AB路段弯弯曲曲,此时如果按照上述实施例所述的规则为每个初始位置设定一个或者几个初始航向角,则极有可能导致定位初始化不准确,甚至导致定位初始化失败。[0061] 为了克服上述缺陷,图5示意性示出了根据本公开实施例的拟定初始位姿的流程图。[0062] 作为一种可选的实施例,如图5所示,操作S203基于与多个区块对应的子地图点云拟定多个初始位姿包括操作S501和S502,其中:[0063] 在操作S501,基于与多个区块对应的子地图点云,确定每个区块的中心点。[0064] 其中,确定每个区块的中心点包括但不限于将每个区块的几何中心作为对应区块的中心点。[0065] 在操作S502,为每个中心点设置多个航向角,以拟定多个初始位姿。[0066] 例如,遍历所有的区块,将每个区块的中心P[i]分别拟定为激光雷达的初始位置,将0°、30°、60°、90°、120°、150°、180°、210°、240°、270°、300°、330°(即每间隔30°)分别作为每个初始位置的一组初始航向角,利用初始位置和这些初始航向角进行ICP匹配,进而求出每次ICP迭代的增量。[0067] 通过本公开实施例,为每个中心点即每个初始位置设置多个初始航向角,能够更精确地定位对象的初始位姿。[0068] 作为一种可选的实施例,基于预先构建的点云地图分割出与通过划分对象的预定移动线路得到的多个线段对应的多个区块包括:获取点云地图以及预定移动线路;将预定移动线路分割成多个线段;确定多个线段中每个线段的中心点;以及基于每个中心点将点云地图的点云进行分割得到对应的区块。[0069] 例如,图6示意性示出了根据本公开实施例的分割区块的示意图,如图6所示,假设点云地图中的线路L是无人车本次预定移动线路,则在区块分割时,可以将线路L按照长度k均分为m段,每段长度ΔL为平均长度=总长度/总段数,即,ΔL=k/m,m为正整数,此外,每个线段的中心点为其几何中心,如图O1,O2,O3,O4,O5,……。如图6所示,m=8,两个小黑点之间为一段,每一段上的大黑点表示该段的中心。[0070] 此外,在本公开实施例中,可以将每个线段的中心点作为对应区块的中心点。[0071] 进一步,作为一种可选的实施例,基于每个中心点将点云地图的点云进行分割得到对应的区块包括:针对每个中心点将点云地图的点云中与该中心点之间的距离小于第一阈值的点分割到一个区块内。[0072] 在上述实施例的基础上,在确定出线路中各线段的中心点后,再在点云地图中获取每个线段的中心点的位置坐标P[i],进而基于位置坐标将点云地图中到各中心点的距离小于第一阈值(如1)的点分割到以中心点为中心的一个区块内。例如,对于中心点O1,可以将点云地图中所有到中心点O1的距离小于第一阈值的点分割到以O1为中心的一个区块内。[0073] 通过本公开实施例,基于线路中每个线段的中心点分割出对应的区块,能够更精确地定位对象的位置。[0074] 进一步,作为一种可选的实施例,针对每个中心点将点云地图的点云中与该中心点之间的距离小于第一阈值的点分割到一个区块内包括:将点云地图的点云划分为线特征点云和面特征点云;针对每个中心点将线特征点云中与该中心点之间的距离小于第一阈值的点分割到一个区块内;以及针对每个中心点将面特征点云中与该中心点之间的距离小于第一阈值的点也分割到该区块内;相应地,将激光点云与拟定的多个初始位姿进行匹配包括:将激光点云划分为线特征激光点云和面特征激光点云;以及分别将线特征激光点云和面特征激光点云与拟定的多个初始位姿进行匹配。[0075] 需要说明的是,地图点云可以基于特征进行分类,考虑到建筑物一般都是面结构的,而树木等都是线结构的,因此可以基于这些几何结构特征将地图点云划分为线特征点云(对应于线点云地图)、面特征点云(对应于面点云地图)。相应地,在划分区块时,可以分别对线特征点云和面特征点云进行划分。[0076] 此外,与地图点云可以划分为具有不同特征的点云类似,激光雷达获取的激光点云也可以划分为线特征激光点云和面特征激光点云。具体地,可以按照曲率阈值将激光点云划分为线特征激光点云和面特征激光点云,其中,实际曲率小于曲率阈值时为面特征激光点云,实际曲率大于曲率阈值时为线特征激光点云。激光点云是用于表示对象如无人车等的周围环境的数据,包括激光雷达扫描到的每一帧数据。此处的曲率是针对曲线上某个点的切线方向角对弧长的转动率而言的,通过微分来定义,表明曲线偏离直线的程度。激光点云是由很多用三维坐标表示的点组成的,一部分点根据坐标计算出来的曲率如果很小(如接近0)就认为是面特征点,其余均为线特征点。[0077] 在点云地图和激光点云经过上述划分之后,ICP匹配就可以是基于特征的匹配,即变为点到线的ICP匹配和点到面的ICP匹配。[0078] 通过本公开实施例,基于特征将地图点云进行分割,同时基于对应的特征将激光点云进行划分,便于分辨对象周围的树木和建筑物,从而便于对对象进行定位初始化。[0079] 图7示意性示出了根据本公开实施例的定位初始化系统的框图。[0080] 如图7所示,该定位初始化系统700包括获取模块701、分割模块702、拟定模块703和匹配模块704。[0081] 获取模块701,用于通过设置在对象上的激光雷达获取对象当前所处环境的激光点云;[0082] 分割模块702,用于基于预先构建的点云地图分割出与通过划分对象的预定移动线路得到的多个线段对应的多个区块,其中,不同的区块对应于不同的子地图点云;[0083] 拟定模块703,用于基于与多个区块对应的子地图点云拟定多个初始位姿;以及[0084] 匹配模块704,用于将激光点云与拟定的多个初始位姿进行匹配,以对对象进行定位初始化。[0085] 与现有技术中利用激光雷达定位必须借助第三方如GPS卫星和磁罗盘提供的初始位姿才能完成定位初始化,导致存在较大误差相比,通过本公开实施例,因为采用了根据对象的预定移动线路拟定多个初始位姿进行定位初始化的技术手段,所以至少部分地克服了现有的定位初始化需要借助于第三方,由于没有GPS信号或者GPS信号被遮挡或者磁罗盘受干扰等而导致定位初始化误差较大的缺陷技术问题,进而达到了无需借助于第三方,且定位初始化误差较小的技术效果。[0086] 作为一种可选的实施例,如图8所示,该拟定模块703包括:第一确定单元801,用于基于与该多个区块对应的子地图点云,确定每个区块的中心点;以及设置单元802,用于为每个中心点设置多个航向角,以拟定该多个初始位姿。[0087] 通过本公开实施例,为每个中心点即每个初始位置设置多个初始航向角,能够更精确地定位对象的初始位姿。[0088] 作为一种可选的实施例,如图9所示,该分割模块702包括:获取单元901,用于获取该点云地图以及该预定移动线路;第一分割单元902,用于将该预定移动线路分割成多个线段;第二确定单元903,用于确定该多个线段中每个线段的中心点;以及第二分割单元904,用于基于每个中心点将该点云地图的点云进行分割得到对应的区块。[0089] 进一步,作为一种可选的实施例,该第二分割单元还用于:针对每个中心点将该点云地图的点云中与该中心点之间的距离小于第一阈值的点分割到一个区块内。[0090] 通过本公开实施例,基于线路中每个线段的中心点分割出对应的区块,能够更精确地定位对象的位置。[0091] 进一步,作为一种可选的实施例,该第二分割单元包括:划分子单元,用于将该点云地图的点云划分为线特征点云和面特征点云;第一分割子单元,用于针对每个中心点将该线特征点云中与该中心点之间的距离小于该第一阈值的点分割到一个区块内;以及第二分割子单元,用于针对每个中心点将该面特征点云中与该中心点之间的距离小于该第一阈值的点也分割到该区块内;该匹配模块包括:划分单元,用于将该激光点云划分为线特征激光点云和面特征激光点云;以及匹配单元,用于分别将该线特征激光点云和该面特征激光点云与拟定的该多个初始位姿进行匹配。[0092] 通过本公开实施例,基于特征将地图点云进行分割,同时基于对应的特征将激光点云进行划分,便于分辨对象周围的树木和建筑物,从而便于对对象进行定位初始化。[0093] 根据本公开的实施例的模块、单元、子单元中的任意多个、或其中任意多个的至少部分功能可以在一个模块中实现。根据本公开实施例的模块、单元、子单元中的任意一个或多个可以被拆分成多个模块来实现。根据本公开实施例的模块、单元、子单元中的任意一个或多个可以至少被部分地实现为硬件电路,例如现场可编程门阵列(FPGA)、可编程逻辑阵列(PLA)、片上系统、基板上的系统、封装上的系统、专用集成电路(ASIC),或可以通过对电路进行集成或封装的任何其他的合理方式的硬件或固件来实现,或以软件、硬件以及固件三种实现方式中任意一种或以其中任意几种的适当组合来实现。或者,根据本公开实施例的模块、单元、子单元中的一个或多个可以至少被部分地实现为计算机程序模块,当该计算机程序模块被运行时,可以执行相应的功能。[0094] 例如,获取模块701、分割模块702、拟定模块703和匹配模块704中的任意多个可以合并在一个模块/单元/子单元中实现,或者其中的任意一个模块/单元/子单元可以被拆分成多个模块/单元/子单元。或者,这些模块/单元/子单元中的一个或多个模块/单元/子单元的至少部分功能可以与其他模块/单元/子单元的至少部分功能相结合,并在一个模块/单元/子单元中实现。根据本公开的实施例,获取模块701、分割模块702、拟定模块703和匹配模块704中的至少一个可以至少被部分地实现为硬件电路,例如现场可编程门阵列(FPGA)、可编程逻辑阵列(PLA)、片上系统、基板上的系统、封装上的系统、专用集成电路(ASIC),或可以通过对电路进行集成或封装的任何其他的合理方式等硬件或固件来实现,或以软件、硬件以及固件三种实现方式中任意一种或以其中任意几种的适当组合来实现。或者,获取模块701、分割模块702、拟定模块703和匹配模块704中的至少一个可以至少被部分地实现为计算机程序模块,当该计算机程序模块被运行时,可以执行相应的功能。[0095] 需要说明的是,本公开的实施例中系统部分与本公开的实施例中方法部分是相对应的,系统部分的描述具体请参考方法部分,在此不再赘述。[0096] 本公开的另一方面提供了一种计算机系统,包括:一个或多个处理器;存储器,用于存储一个或多个程序,其中,当上述一个或多个程序被上述一个或多个处理器执行时,使得上述一个或多个处理器如上所述的方法。[0097] 本公开的另一方面提供了一种非易失性存储介质,存储有计算机可执行指令,上述指令在被执行时用于实现如上所述的方法。[0098] 图10示意性示出了根据本公开实施例的适于实现定位初始化方法的计算机系统的框图。图10示出的计算机系统仅仅是一个示例,不应对本公开实施例的功能和使用范围带来任何限制。[0099] 如图10所示,根据本公开实施例的计算机系统1000包括处理器1001,其可以根据存储在只读存储器(ROM)1002中的程序或者从存储部分1008加载到随机访问存储器(RAM)1003中的程序而执行各种适当的动作和处理。处理器1001例如可以包括通用微处理器(例如CPU)、指令集处理器和/或相关芯片组和/或专用微处理器(例如,专用集成电路(ASIC)),等等。处理器1001还可以包括用于缓存用途的板载存储器。处理器1001可以包括用于执行根据本公开实施例的方法流程的不同动作的单一处理单元或者是多个处理单元。[0100] 在RAM1003中,存储有系统1000操作所需的各种程序和数据。处理器1001、ROM1002以及RAM1003通过总线1004彼此相连。处理器1001通过执行ROM1002和/或RAM1003中的程序来执行根据本公开实施例的方法流程的各种操作。需要注意,所述程序也可以存储在除ROM1002和RAM1003以外的一个或多个存储器中。处理器1001也可以通过执行存储在所述一个或多个存储器中的程序来执行根据本公开实施例的方法流程的各种操作。[0101] 根据本公开的实施例,系统1000还可以包括输入/输出(I/O)接口1005,输入/输出(I/O)接口1005也连接至总线1004。系统1000还可以包括连接至I/O接口1005的以下部件中的一项或多项:包括键盘、鼠标等的输入部分1006;包括诸如阴极射线管(CRT)、液晶显示器(LCD)等以及扬声器等的输出部分1007;包括硬盘等的存储部分1008;以及包括诸如LAN卡、调制解调器等的网络接口卡的通信部分1009。通信部分1009经由诸如因特网的网络执行通信处理。驱动器1010也根据需要连接至I/O接口1005。可拆卸介质1011,诸如磁盘、光盘、磁光盘、半导体存储器等等,根据需要安装在驱动器1010上,以便于从其上读出的计算机程序根据需要被安装入存储部分1008。[0102] 根据本公开的实施例,根据本公开实施例的方法流程可以被实现为计算机软件程序。例如,本公开的实施例包括一种计算机程序产品,其包括承载在计算机可读存储介质上的计算机程序,该计算机程序包含用于执行流程图所示的方法的程序代码。在这样的实施例中,该计算机程序可以通过通信部分1009从网络上被下载和安装,和/或从可拆卸介质1011被安装。在该计算机程序被处理器1001执行时,执行本公开实施例的系统中限定的上述功能。根据本公开的实施例,上文描述的系统、设备、装置、模块、单元等可以通过计算机程序模块来实现。[0103] 本公开还提供了一种计算机可读存储介质,该计算机可读存储介质可以是上述实施例中描述的设备/装置/系统中所包含的;也可以是单独存在,而未装配入该设备/装置/系统中。上述计算机可读介质承载有一个或者多个程序,当上述一个或者多个程序被执行时,实现根据本公开实施例的方法。[0104] 根据本公开的实施例,计算机可读存储介质可以是计算机可读信号介质或者计算机可读存储介质或者是上述两者的任意组合。计算机可读存储介质例如可以是——但不限于——电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件,或者任意以上的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子可以包括但不限于:具有一个或多个导线的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机访问存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、光纤、便携式紧凑磁盘只读存储器(CD‑ROM)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。在本公开中,计算机可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质,该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。而在本公开中,计算机可读的信号介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号,其中承载了计算机可读的程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式,包括但不限于电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。计算机可读的信号介质还可以是计算机可读存储介质以外的任何计算机可读存储介质,该计算机可读存储介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。计算机可读存储介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输,包括但不限于:无线、有线、光缆、射频信号等等,或者上述的任意合适的组合。[0105] 例如,根据本公开的实施例,计算机可读存储介质可以包括上文描述的ROM1002和/或RAM1003和/或ROM1002和RAM1003以外的一个或多个存储器。[0106] 附图中的流程图和框图,图示了按照本公开各种实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上,流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段、或代码的一部分,上述模块、程序段、或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意,在有些作为替换的实现中,方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如,两个接连地表示的方框实际上可以基本并行地执行,它们有时也可以按相反的顺序执行,这依所涉及的功能而定。也要注意的是,框图或流程图中的每个方框、以及框图或流程图中的方框的组合,可以用执行规定的功能或操作的专用的基于硬件的系统来实现,或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。[0107] 本领域技术人员可以理解,本公开的各个实施例和/或权利要求中记载的特征可以进行多种组合或/或结合,即使这样的组合或结合没有明确记载于本公开中。特别地,在不脱离本公开精神和教导的情况下,本公开的各个实施例和/或权利要求中记载的特征可以进行多种组合和/或结合。所有这些组合和/或结合均落入本公开的范围。[0108] 以上对本公开的实施例进行了描述。但是,这些实施例仅仅是为了说明的目的,而并非为了限制本公开的范围。尽管在以上分别描述了各实施例,但是这并不意味着各个实施例中的措施不能有利地结合使用。本公开的范围由所附权利要求及其等同物限定。不脱离本公开的范围,本领域技术人员可以做出多种替代和修改,这些替代和修改都应落在本公开的范围之内。

专利地区:北京

专利申请日期:2018-09-25

专利公开日期:2024-06-18

专利公告号:CN110940994B

电话咨询
读内容
搜本页
回顶部