一种连续帧点云数据的离线配准方法技术

本发明专利技术实施例涉及一种连续帧点云数据的离线配准方法，所述方法包括：获取第一帧点云数据序列；获取与各个第一帧点云数据对应的第一帧位姿数据；对第一帧点云数据序列进行配准帧数据对识别；根据各个第一配准对进行点云帧相对位姿变换估计处理得到第一位姿变换矩阵和第一协方差矩阵；并根据第一协方差矩阵进行置信度矩阵转换；并使用第一置信度矩阵对第一位姿变换矩阵进行加权；以各个第一帧位姿数据构建对应节点，并为相邻节点创建关联关系，并以节点间对应的第一加权位姿变换矩阵构建节点边约束关系；进行位姿图优化得到第一优化位姿变换矩阵；根据第一优化位姿变换矩阵对第一帧点云数据序列进行位姿配准。通过本发明专利技术可以提高点云数据配准效率。提高点云数据配准效率。提高点云数据配准效率。

【技术实现步骤摘要】
一种连续帧点云数据的离线配准方法


[0001]本专利技术涉及数据处理
，特别涉及一种连续帧点云数据的离线配准方法。

技术介绍

[0002]自动驾驶系统定位模块使用人工智能模型对激光雷达的三维点云进行目标检测，为保证模型识别精度往往需要采集大量的连续帧点云数据进行模型训练。在使用采集数据对模型训练之前，为降低训练数据噪声需要对采集到的连续帧点云数据进行人工配准。而随着训练数据量的增大，受人力因素影响，连续帧点云数据的配准效率会变得非常低。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的，就是针对现有技术的缺陷，提供一种连续帧点云数据的离线配准方法、电子设备及计算机可读存储介质，在获得连续帧点云数据和对应的位姿数据之后对各帧点云数据进行配准对筛选，并基于迭代最近点(Iterative Closest Point，ICP)算法对各个配准对里的两帧点云数据进行相对位姿估计得到对应的相对位姿矩阵和协方差矩阵；再基于各帧点云数据对应的位姿数据构建位姿图，并按最小二乘算法进行位姿图优化得到最终的优化位姿矩阵；最后使用优化位姿矩阵对连续帧点云数据的各帧点云数据进行配准。通过本专利技术，可以不受人力因素影响对海量的连续帧点云数据进行快速配准，达到提高点云数据配准效率的目的。
[0004]为实现上述目的，本专利技术实施例第一方面提供了一种连续帧点云数据的离线配准方法，所述方法包括：
[0005]获取多帧点云数据构成第一帧点云数据序列；所述第一帧点云数据序列包括多个第一帧点云数据；相邻两个所述第一帧点云数据的前一帧采集时间早于后一帧采集时间；
[0006]获取与各个所述第一帧点云数据对应的位姿数据作为对应的第一帧位姿数据；
[0007]对所述第一帧点云数据序列进行配准帧数据对识别处理生成多组第一配准对；所述第一配准对的类型包括里程计配准对类型和回环配准对类型；
[0008]根据各个所述第一配准对对应的两个所述第一帧位姿数据进行点云帧相对位姿变换估计处理得到对应的第一位姿变换矩阵和第一协方差矩阵；并根据所述第一协方差矩阵进行置信度矩阵转换处理得到对应的第一置信度矩阵；并使用所述第一置信度矩阵对所述第一位姿变换矩阵进行加权处理得到对应的第一加权位姿变换矩阵；
[0009]构建位姿图，以各个所述第一帧位姿数据构建所述位姿图中的对应节点，并为相邻节点创建关联关系，并以节点间对应的所述第一加权位姿变换矩阵构建节点边约束关系；
[0010]对所述位姿图进行位姿图优化处理得到对应的第一优化位姿变换矩阵；
[0011]根据所述第一优化位姿变换矩阵对所述第一帧点云数据序列进行位姿配准。
[0012]优选的，所述对所述第一帧点云数据序列进行配准帧数据对识别处理生成多组第一配准对，具体包括：
[0013]对所述第一帧点云数据序列中任意相邻的两帧所述第一帧点云数据作为一组所述第一配准对，并设置对应类型为里程计配准对类型；
[0014]对所述第一帧点云数据序列中采集时间间隔超过设定间隔阈值的任意两帧所述第一帧点云数据，进行重叠度计算生成对应的第一重叠度数据；并在所述第一重叠度数据超过预设的重叠度阈值时，将对应的两帧所述第一帧点云数据作为一组所述第一配准对，并设置对应类型为回环配准对类型；所述设定间隔阈值大于相邻两帧所述第一帧点云数据的采集时间间隔。
[0015]优选的，所述根据各个所述第一配准对对应的两个所述第一帧位姿数据进行点云帧相对位姿变换估计处理得到对应的第一位姿变换矩阵和第一协方差矩阵，具体包括：
[0016]对于类型为里程计配准对类型的所述第一配准对，以所述第一配准对中采集时间靠前的所述第一帧位姿数据为第一源帧位姿、采集时间靠后的所述第一帧位姿数据为第一目标帧位姿；
[0017]对于类型为回环配准对类型的所述第一配准对，以所述第一配准对中采集时间靠后的所述第一帧位姿数据为第一源帧位姿、采集时间靠前的所述第一帧位姿数据为第一目标帧位姿；
[0018]基于迭代最近点ICP算法对所述第一源帧位姿到所述第一目标帧位姿的位姿变换矩阵进行估计从而得到对应的所述第一位姿变换矩阵和所述第一协方差矩阵。
[0019]优选的，所述根据所述第一协方差矩阵进行置信度矩阵转换处理得到对应的第一置信度矩阵，具体包括：
[0020]将所述第一协方差矩阵的逆矩阵作为对应的所述第一置信度矩阵。
[0021]优选的，所述构建位姿图，以各个所述第一帧位姿数据构建所述位姿图中的对应节点，并为相邻节点创建关联关系，并以节点间对应的所述第一加权位姿变换矩阵构建节点边约束关系，具体包括：
[0022]初始化所述位姿图的节点数量为所述第一帧位姿数据的数量，并使每个节点对应一个所述第一帧位姿数据；
[0023]按所述第一帧位姿数据的时间先后顺序对各个对应节点进行顺次连接；并为本次连接的各个相邻节点创建里程计关联关系；并将本次连接中相邻节点间的节点边记为第一类节点边，并以相邻节点对应的所述第一配准对的所述第一加权位姿变换矩阵作为所述第一类节点边的第一节点边约束关系；
[0024]对类型为回环配准对类型的所述第一配准对进行遍历，并将当前遍历的所述第一配准对作为当前回环配准对；并将所述当前回环配准对中采集时间靠后的所述第一帧位姿数据作为第二源帧位姿、采集时间靠前的所述第一帧位姿数据作为第二目标帧位姿；并将所述位姿图中与所述第二源帧位姿对应的节点记为当前源节点，与所述第二目标帧位姿对应的节点记为当前目标节点；并在所述当前源节点与所述当前目标节点间创建回环关联关系；并从所述当前源节点向所述当前目标节点建立对应的第二类节点边；并以所述当前回环配准对的所述第一加权位姿变换矩阵作为所述第二类节点边的第二节点边约束关系。
[0025]优选的，所述对所述位姿图进行位姿图优化处理得到对应的第一优化位姿变换矩阵，具体包括：
[0026]根据所述位姿图中关联关系为里程计关联关系的各连接节点间的第一节点边约
束关系，按最小二乘法构建对应的非线性最小二乘问题；并通过求解所述非线性最小二乘问题得到对应的所述第一优化位姿变换矩阵。
[0027]本专利技术实施例第二方面提供了一种电子设备，包括：存储器、处理器和收发器；
[0028]所述处理器用于与所述存储器耦合，读取并执行所述存储器中的指令，以实现上述第一方面所述的方法步骤；
[0029]所述收发器与所述处理器耦合，由所述处理器控制所述收发器进行消息收发。
[0030]本专利技术实施例第三方面提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机指令，当所述计算机指令被计算机执行时，使得所述计算机执行上述第一方面所述的方法的指令。
[0031]本专利技术实施例提供了一种连续帧点云数据的离线配准方法、电子设备及计算机可读存储介质，在获得连续帧点云数据和对应的位姿数据之后对各帧点云数据进行配准对筛选，并基于ICP算法对各个配准对里的两帧点云数据进行相对位姿估计得到对应的相对位姿矩阵和协方差矩阵；本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种连续帧点云数据的离线配准方法，其特征在于，所述方法包括：获取多帧点云数据构成第一帧点云数据序列；所述第一帧点云数据序列包括多个第一帧点云数据；相邻两个所述第一帧点云数据的前一帧采集时间早于后一帧采集时间；获取与各个所述第一帧点云数据对应的位姿数据作为对应的第一帧位姿数据；对所述第一帧点云数据序列进行配准帧数据对识别处理生成多组第一配准对；所述第一配准对的类型包括里程计配准对类型和回环配准对类型；根据各个所述第一配准对对应的两个所述第一帧位姿数据进行点云帧相对位姿变换估计处理得到对应的第一位姿变换矩阵和第一协方差矩阵；并根据所述第一协方差矩阵进行置信度矩阵转换处理得到对应的第一置信度矩阵；并使用所述第一置信度矩阵对所述第一位姿变换矩阵进行加权处理得到对应的第一加权位姿变换矩阵；构建位姿图，以各个所述第一帧位姿数据构建所述位姿图中的对应节点，并为相邻节点创建关联关系，并以节点间对应的所述第一加权位姿变换矩阵构建节点边约束关系；对所述位姿图进行位姿图优化处理得到对应的第一优化位姿变换矩阵；根据所述第一优化位姿变换矩阵对所述第一帧点云数据序列进行位姿配准。2.根据权利要求1所述的连续帧点云数据的离线配准方法，其特征在于，所述对所述第一帧点云数据序列进行配准帧数据对识别处理生成多组第一配准对，具体包括：对所述第一帧点云数据序列中任意相邻的两帧所述第一帧点云数据作为一组所述第一配准对，并设置对应类型为里程计配准对类型；对所述第一帧点云数据序列中采集时间间隔超过设定间隔阈值的任意两帧所述第一帧点云数据，进行重叠度计算生成对应的第一重叠度数据；并在所述第一重叠度数据超过预设的重叠度阈值时，将对应的两帧所述第一帧点云数据作为一组所述第一配准对，并设置对应类型为回环配准对类型；所述设定间隔阈值大于相邻两帧所述第一帧点云数据的采集时间间隔。3.根据权利要求1所述的连续帧点云数据的离线配准方法，其特征在于，所述根据各个所述第一配准对对应的两个所述第一帧位姿数据进行点云帧相对位姿变换估计处理得到对应的第一位姿变换矩阵和第一协方差矩阵，具体包括：对于类型为里程计配准对类型的所述第一配准对，以所述第一配准对中采集时间靠前的所述第一帧位姿数据为第一源帧位姿、采集时间靠后的所述第一帧位姿数据为第一目标帧位姿；对于类型为回环配准对类型的所述第一配准对，以所述第一配准对中采集时间靠后的所述第一帧位姿数据为第一源帧位姿、采集时间靠前的所述第一帧位姿数据为第一目标帧位姿；基于迭代最近点ICP算法对所述第一源帧位姿到所述第一目标帧位姿的位姿变换矩阵进行估计从而得到对应的所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：李经纬，张雨，
申请(专利权)人：苏州轻棹科技有限公司，
类型：发明
国别省市：