【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及导航，尤其涉及一种基于盲杖的室内导航方法、装置、电子设备和存储介质。
技术介绍
1、如何拥有安全便捷的出行体验是提高视力障碍患者生活质量和身心健康的关键问题之一。视力障碍患者在日常行动中主要面临三个挑战：躲避障碍物、实时定位以及室内外寻路。近几年，智能盲杖的概念逐渐兴起，但是市场上绝大多数的智能盲杖主要解决的问题仍然是如何更快地检测与躲避障碍物。这类产品通常依靠安装在盲杖上的传感器的测距功能来检测附近的障碍物，并通过震动或蜂鸣等方式提醒使用者注意安全，但是均无法在室内场景中为使用者提供实时精确的定位信息和安全可靠的路径规划方案。
技术实现思路
1、本专利技术提供一种基于盲杖的室内导航方法、装置、电子设备和存储介质，用以解决现有技术中的盲杖依靠传感器的测距功能来检测附近的障碍物，并通过震动或蜂鸣等方式提醒使用者注意安全，无法在室内场景中为使用者提供实时精确的定位信息和安全可靠的路径规划方案的缺陷。
2、第一方面，本专利技术提供一种基于盲杖的室内导航方法，应用于盲杖，所述盲杖包括激光雷达传感器和惯性测量单元（inertial measurement unit，imu）传感器，所述方法包括：
3、基于所述盲杖在室内场景中预先采集的历史激光雷达点云数据和历史imu数据，构建所述室内场景的3d点云地图；
4、对所述3d点云地图进行转换，得到所述3d点云地图对应的2d地图；
5、在所述室内场景中实时获取当前激光雷达点云数据和当前im
6、确定所述盲杖的目标位置，基于所述2d地图、当前激光雷达点云数据、全局定位信息和目标位置，对所述盲杖在所述室内场景中的路径进行规划，得到无碰撞的全局路径和局部路径。
7、在一些实施例中，所述基于所述2d地图、当前激光雷达点云数据、全局定位信息和目标位置，对所述盲杖在所述室内场景中的路径进行规划，得到无碰撞的全局路径和局部路径，包括：
8、基于所述2d地图中的障碍物信息，构建障碍物地图和膨胀区域；
9、根据所述障碍物地图和膨胀区域，以及所述全局定位信息和目标位置，进行全局路径规划，得到无碰撞的全局路径；
10、根据所述当前激光雷达点云数据检测局部障碍物，得到检测结果，基于所述检测结果更新所述障碍物地图和膨胀区域，得到更新后的障碍物地图和膨胀区域；
11、确定所述盲杖的局部定位信息，根据所述更新后的障碍物地图和膨胀区域，以及局部定位信息和目标位置，进行局部路径规划，得到无碰撞的局部路径。
12、在一些实施例中，所述基于所述当前激光雷达点云数据和当前imu数据，对所述盲杖进行全局定位，得到所述盲杖相对于所述3d点云地图的全局定位信息，包括：
13、基于所述当前激光雷达点云数据在所述3d点云地图中进行搜索，初始化所述盲杖在所述3d点云地图中的位姿；
14、利用高效的激光雷达惯性里程计（fast lidar inertial odometry，fast-lio）算法实时处理所述当前激光雷达点云数据和当前imu数据，得到所述盲杖的位姿估计结果；
15、将所述当前激光雷达点云数据与所述3d点云地图进行配准，得到配准结果；
16、基于所述配准结果对所述盲杖的位姿估计结果进行修正，得到所述盲杖相对于所述3d点云地图的全局定位信息。
17、在一些实施例中，所述基于所述盲杖在室内场景中预先采集的历史激光雷达点云数据和历史imu数据，构建所述室内场景的3d点云地图，包括：
18、获取室内场景的历史激光雷达点云数据和盲杖的历史imu数据；
19、基于高效的激光雷达惯性里程计同步定位与地图构建（fast lidar inertialodometry simultaneous localization and mapping，fast-lio-slam）算法，对所述历史激光雷达点云数据和历史imu数据进行处理，构建所述室内场景的3d点云地图。
20、在一些实施例中，所述基于高效的激光雷达惯性里程计同步定位与地图构建fast-lio-slam算法，对所述历史激光雷达点云数据和历史imu数据进行处理，构建所述室内场景的3d点云地图，包括：
21、同步所述历史激光雷达点云数据和历史imu数据；
22、对所述历史imu数据进行去噪声预处理，得到预处理后的历史imu数据；
23、对所述历史激光雷达点云数据进行点云去畸变预处理，得到预处理后的历史点云数据；
24、对所述预处理后的历史点云数据进行特征提取，得到历史点云特征数据；
25、采用迭代扩展卡尔曼滤波器（iterated extended kalman filter，iekf），基于所述历史点云特征数据和所述预处理后的历史imu数据，对历史点云的位姿进行迭代估计，得到最优的历史点云位姿估计值；
26、基于所述最优的历史点云位姿估计值，构建所述室内场景的3d点云地图，对所述3d点云地图进行优化。
27、在一些实施例中，所述对所述3d点云地图进行优化，包括：
28、对所述3d点云地图进行全局回环检测，得到回环检测结果；
29、根据所述历史激光雷达点云数据和历史imu数据，确定相邻位姿约束；
30、基于所述回环检测结果和所述相邻位姿约束，对所述3d点云地图进行全局优化。
31、在一些实施例中，所述对所述3d点云地图进行转换，得到所述3d点云地图对应的2d地图，包括：
32、对所述3d点云地图进行点云滤波，得到滤波后的3d点云地图；
33、对所述滤波后的3d点云地图进行2d投影，得到所述2d地图。
34、第二方面，本专利技术还提供一种基于盲杖的室内导航装置，包括：
35、离线建图模块，用于基于所述盲杖在室内场景中预先采集的历史激光雷达点云数据和历史imu数据，构建所述室内场景的3d点云地图；
36、地图转换模块，用于对所述3d点云地图进行转换，得到所述3d点云地图对应的2d地图；
37、全局定位模块，用于在所述室内场景中实时获取当前激光雷达点云数据和当前imu数据，基于所述当前激光雷达点云数据和当前imu数据，对所述盲杖进行全局定位，得到所述盲杖相对于所述3d点云地图的全局定位信息；
38、路径规划模块，用于确定所述盲杖的目标位置，基于所述2d地图、当前激光雷达点云数据、全局定位信息和目标位置，对所述盲杖在所述室内场景中的路径进行规划，得到无碰撞的全局路径和局部路径。
39、第三方面，本专利技术还提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上述任一本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于盲杖的室内导航方法，其特征在于，应用于盲杖，所述盲杖包括激光雷达传感器和惯性测量单元IMU传感器，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的基于盲杖的室内导航方法，其特征在于，所述基于所述2D地图、当前激光雷达点云数据、全局定位信息和目标位置，对所述盲杖在所述室内场景中的路径进行规划，得到无碰撞的全局路径和局部路径，包括：
3.根据权利要求1所述的基于盲杖的室内导航方法，其特征在于，所述基于所述当前激光雷达点云数据和当前IMU数据，对所述盲杖进行全局定位，得到所述盲杖相对于所述3D点云地图的全局定位信息，包括：
4.根据权利要求1所述的基于盲杖的室内导航方法，其特征在于，所述基于所述盲杖在室内场景中预先采集的历史激光雷达点云数据和历史IMU数据，构建所述室内场景的3D点云地图，包括：
5.根据权利要求4所述的基于盲杖的室内导航方法，其特征在于，所述基于高效的激光雷达惯性里程计同步定位与地图构建FAST-LIO-SLAM算法，对所述历史激光雷达点云数据和历史IMU数据进行处理，构建所述室内场景的3D点云地图，包括：
<...【技术特征摘要】
1.一种基于盲杖的室内导航方法，其特征在于，应用于盲杖，所述盲杖包括激光雷达传感器和惯性测量单元imu传感器，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的基于盲杖的室内导航方法，其特征在于，所述基于所述2d地图、当前激光雷达点云数据、全局定位信息和目标位置，对所述盲杖在所述室内场景中的路径进行规划，得到无碰撞的全局路径和局部路径，包括：
3.根据权利要求1所述的基于盲杖的室内导航方法，其特征在于，所述基于所述当前激光雷达点云数据和当前imu数据，对所述盲杖进行全局定位，得到所述盲杖相对于所述3d点云地图的全局定位信息，包括：
4.根据权利要求1所述的基于盲杖的室内导航方法，其特征在于，所述基于所述盲杖在室内场景中预先采集的历史激光雷达点云数据和历史imu数据，构建所述室内场景的3d点云地图，包括：
5.根据权利要求4所述的基于盲杖的室内导航方法，其特征在于，所述基于高效的激光雷达惯性里程计...
【专利技术属性】
技术研发人员：付诚，杨康，
申请(专利权)人：武汉依迅北斗时空技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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