一种节点式点云地图的存储和更新方法技术

本发明专利技术提供了一种节点式点云地图的存储和更新方法。该节点式点云地图的存储方法包括：获取关键帧序列中各关键帧的位姿信息以及点云数据；获取关键帧序列中各关键帧的位姿信息在地球投影平面坐标系下对应的瓦片编号；将关键帧序列中每一关键帧的位姿信息、点云数据以及对应的瓦片编号组成一个节点，并以瓦片编号为索引，存储关键帧序列所组成的所有节点，形成点云地图。本发明专利技术能够满足场景点云地图快速索引的需求以及点云数据的完整性需求。速索引的需求以及点云数据的完整性需求。速索引的需求以及点云数据的完整性需求。

【技术实现步骤摘要】
一种节点式点云地图的存储和更新方法


[0001]本专利技术涉及数字化应用
，具体涉及一种节点式点云地图的存储和更新方法。

技术介绍

[0002]车辆自定位技术是自动驾驶
重要的一环，在大规模场景中实现可靠准确的车辆自定位通常需要依靠激光雷达、IMU、GNSS、场景地图等多源信息，其中基于激光雷达的即时定位与建图技术(simultaneous localization and mapping，SLAM)是场景地图构建的一种有效方法，可完成单次采集区域的场景点云地图构建。
[0003]然而，即时定位与建图技术单次构建的场景点云地图区域有限，单次构建大区域地图会存在扭曲、失真等问题，影响所构建的场景地图的准确性，常需要采用拼接更新的方式实现场景地图扩展；而且，在实际应用中，由于道路修整等工程会使场景环境发生变化，场景地图亦需要对局部区域进行更新。
[0004]由于基于激光雷达的即时定位与建图技术单次应用产生的地图序列点云数据的数据量十分庞大，其以时间序列存储，在应用时加载速度受限，无法满足场景地图快速索引的需求，因此大规模的点云地图加载和拼接、更新仍是实际地图应用中的一个难题。
[0005]对此，现有技术中会对点云地图进行压缩处理或通过投影成平面栅格图的方式减少点云地图的存储规模，来解决实际地图应用时的加载速度和运算速度不满足需求的问题，然而这类方式均会导致原有点云信息的丢失。例如，申请日为2021年3月29日、申请公布号为CN113034687A的中国专利技术专利申请公开的一种用于大型场景的实时栅格地图生成方法。该方法为生成和拼接大型场景地图，通过似然场模型将三维点云投影成二维栅格地图，在栅格地图中进行匹配，确定新建子地图和已有地图间的累计偏差，修正每个关键帧的位姿信息，实现新建子地图和历史地图的拼接。然而，该方法中保存的地图为栅格地图，仅保存了似然场模型中的高度和反射率参数信息，丢失了原来点云的三维空间结构信息，因此该场景地图的存储方式需要适配特定的基于栅格地图的匹配算法才能实现定位。

技术实现思路

[0006]本专利技术实施例所要解决的技术问题在于，提供一种节点式点云地图的存储和更新方法，能够满足场景点云地图快速索引的需求及点云数据的完整性需求。
[0007]为解决上述技术问题，本专利技术提供一种节点式点云地图的存储方法，包括：
[0008]获取关键帧序列中各关键帧的位姿信息以及点云数据；
[0009]获取所述关键帧序列中各关键帧的位姿信息在地球投影平面坐标系下对应的瓦片编号；
[0010]将所述关键帧序列中每一关键帧的位姿信息、点云数据以及对应的瓦片编号组成一个节点，并以瓦片编号为索引，存储所述关键帧序列所组成的所有节点，形成所述点云地图。
[0011]进一步地，各关键帧的所述点云数据包括所述关键帧中完整的点云数据，或者包括所述关键帧中选定特征点对应的点云数据。
[0012]进一步地，各关键帧的所述点云数据包括所述关键帧中选定特征点对应的点云数据，所述选定特征点与车辆自定位所采用的地图匹配算法所需特征点相对应。
[0013]进一步地，所述地球投影平面坐标系为UTM坐标系。
[0014]本专利技术实施例还提供一种节点式点云地图的更新方法，所述点云地图的初始点云地图是根据上述存储方法存储，所述更新方法包括：
[0015]获取新关键帧序列中各关键帧的位姿信息以及点云数据；
[0016]获取所述新关键帧序列中各关键帧的位姿信息在地球投影平面坐标系下对应的瓦片编号；
[0017]遍历所述新关键帧序列中的所有关键帧，针对每一关键帧，基于所述关键帧对应的瓦片编号，在所述点云地图中搜索邻近节点，确定所述点云地图中与所述关键帧匹配的回环节点，以及确定所述关键帧与其所匹配的回环节点之间的相对位姿以建立位姿约束，并根据所述回环节点的位姿信息，确定所述关键帧在所述点云地图中的位姿信息；
[0018]在所述点云地图中确定所述新关键帧序列中所有关键帧的关联地图节点，确定所述关联地图节点与所述回环节点之间的相对位姿以建立位姿约束；
[0019]根据所述新关键帧序列中关键帧之间的位姿约束、所述新关键帧序列中各关键帧与其所匹配的回环节点之间的位姿约束、所述关联地图节点与相应的回环节点之间的位姿约束，进行位姿图优化，确定所述关联地图节点的位姿变化量与所述新关键帧序列中各关键帧的位姿变化量；
[0020]根据所述关联地图节点的位姿变化量，确定所述关联地图节点优化后的位姿信息，获取所述关联地图节点优化后的位姿信息在地球投影平面坐标系下对应的新瓦片编号；根据所述新关键帧序列中各关键帧的位姿变化量，更新各关键帧在所述点云地图中的位姿信息为优化后的位姿信息，获取各关键帧优化后的位姿信息在地球投影平面坐标系下对应的新瓦片编号；
[0021]根据所述关联地图节点优化后的位姿信息以及对应的新瓦片编号，更新所述点云地图；
[0022]删除更新后的所述点云地图中节点区域与各关键帧优化后的位姿信息所确定的区域有重叠的节点；
[0023]将所述新关键帧序列中每一关键帧优化后的位姿信息、点云数据以及对应的新瓦片编号组成一个新节点，并以所述新瓦片编号为索引，将所述新关键帧序列所组成的所有新节点存储进更新后的所述点云地图中。
[0024]进一步地，所述确定所述点云地图中与所述关键帧匹配的回环节点，具体包括：
[0025]将搜索到的邻近节点的点云数据通过对应的位姿信息转换到同一空间坐标系下，形成子地图；
[0026]基于所述关键帧的点云数据与所述邻近节点的点云数据，通过点云配准确定所述子地图中与所述关键帧匹配的回环节点。
[0027]进一步地，所述根据所述回环节点的位姿信息，确定所述关键帧在所述点云地图中的位姿信息，具体包括：
[0028]根据所述回环节点的位姿信息，确定所述关键帧在所述子地图中的位姿信息。
[0029]进一步地，所述在所述点云地图中确定所述新关键帧序列中所有关键帧的关联地图节点，确定所述关联地图节点与所述回环节点之间的相对位姿以建立位姿约束，具体包括：
[0030]在所述点云地图中搜索所述新关键帧序列中所有关键帧对应的所有回环节点邻近区域内的节点，作为关联地图节点；
[0031]确定所述关联地图节点与相应的回环节点之间的相对位姿以建立位姿约束。
[0032]进一步地，所述删除更新后的所述点云地图中节点区域与各关键帧优化后的位姿信息所确定的区域有重叠的节点，具体包括：
[0033]根据所述新关键帧序列中各关键帧优化后的位姿信息对应的新瓦片编号，查找更新后的点云地图中与各关键帧距离相近的节点；
[0034]判断所述距离相近的节点所确定的节点区域与对应关键帧优化后的位姿信息所确定的区域是否有重叠；
[0035]删除所述距离相近的节点中节点区域与对应关键帧优化后的位姿信息所确定的区域有重叠的节点。
[0036]实施本专利技术实施例，具有如下本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种节点式点云地图的存储方法，其特征在于，包括：获取关键帧序列中各关键帧的位姿信息以及点云数据；获取所述关键帧序列中各关键帧的位姿信息在地球投影平面坐标系下对应的瓦片编号；将所述关键帧序列中每一关键帧的位姿信息、点云数据以及对应的瓦片编号组成一个节点，并以瓦片编号为索引，存储所述关键帧序列所组成的所有节点，形成所述点云地图。2.根据权利要求1所述的存储方法，其特征在于，各关键帧的所述点云数据包括所述关键帧中完整的点云数据，或者包括所述关键帧中选定特征点对应的点云数据。3.根据权利要求1所述的存储方法，其特征在于，各关键帧的所述点云数据包括所述关键帧中选定特征点对应的点云数据，所述选定特征点与车辆自定位所采用的地图匹配算法所需特征点相对应。4.根据权利要求1所述的存储方法，其特征在于，所述地球投影平面坐标系为UTM坐标系。5.一种节点式点云地图的更新方法，所述点云地图的初始点云地图是根据权利要求1
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4任一项所述的方法存储，其特征在于，所述更新方法包括：获取新关键帧序列中各关键帧的位姿信息以及点云数据；获取所述新关键帧序列中各关键帧的位姿信息在地球投影平面坐标系下对应的瓦片编号；遍历所述新关键帧序列中的所有关键帧，针对每一关键帧，基于所述关键帧对应的瓦片编号，在所述点云地图中搜索邻近节点，确定所述点云地图中与所述关键帧匹配的回环节点，以及确定所述关键帧与其所匹配的回环节点之间的相对位姿以建立位姿约束，并根据所述回环节点的位姿信息，确定所述关键帧在所述点云地图中的位姿信息；在所述点云地图中确定所述新关键帧序列中所有关键帧的关联地图节点，确定所述关联地图节点与所述回环节点之间的相对位姿以建立位姿约束；根据所述新关键帧序列中关键帧之间的位姿约束、所述新关键帧序列中各关键帧与其所匹配的回环节点之间的位姿约束、所述关联地图节点与相应的回环节点之间的位姿约束，进行位姿图优化，确定所述关联地图节点的位姿变化量与所述新关键帧序列中各关键帧的位姿变化量；根据所述关联地图节点的位姿变化量，确定所述关联地图节点优化后的位姿信息，获取所述关联地图节点优化后的位姿信息在地球投影平面坐标系下对应的新瓦...

【专利技术属性】
技术研发人员：关倩仪，刘嘉雁，夏锌，翁茂楠，
申请(专利权)人：广州汽车集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：