收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

城市环境中基于三维特征点云的建图与定位技术研究

魏崇阳  
【摘要】:三维环境的建图与定位技术对于提升自主车的环境适应能力起着至关重要的作用。本文以国家自然科学基金支持的重大研究项目“自主驾驶车辆关键技术与集成验证平台”为背景,重点研究了城市环境中基于三维特征点云的高精度地图的构建及实时定位问题。论文的主要成果和创新点如下:(1)提出了一种通过匹配由雷达点云生成的二维反射率亮度地图中的线段来估计当前车体在先验地图中的初始位置的方法,用于克服GPS/INS信号受遮挡导致没有足够重合区域的数据进行配准的问题。为了测量高精度先验地图和平滑当前地图中匹配线段的一致性,我们结合了线段的局部特征描述、成对的几何属性以及空间结构上的相似性来构建候选线对相似性的关联图并采用谱方法进行有效地求解。它克服了亮度地图中稀疏区域梯度变化剧烈、富含重复模式的缺点。GPS/INS信号受遮挡场景中的实验表明该方法总能稳定地提供米级精度的初值估计。(2)提出了一种利用少量三维特征点云进行数据配准的方法。针对原始扭曲的点云,通过建模周期内雷达的运动为常值的角度和线性的速度对其进行矫正;物体边界线上和平面内特征点云的提取不仅使得配准的点云更加稳定而且把点云数量降低了一个数量级;相比于经典的点到点之间的距离,基于可信度的平面块之间的距离度量能够有效地克服噪声干扰及测量视角变化带来的消极影响;帧与帧之间粗糙的运动估计和帧与序列帧之间精确的光束平差法校正相结合的优化框架确保了该方法的鲁棒性和精确性。校园、城市环境中收集数据的定性实验及公开的KITTI城市、高速场景中里程计数据的定量对比实验,证明了该方法的有效性。(3)提出了一种使用K维二叉树构建的特征点云循环体素质心的地图表示方法。相比于体素的中心化表示,质心能够更精确地描述物体。循环体素的设计使得内存的消耗为常值。该方法具有无需预先开辟存储空间、低存储消耗、有效内存利用的优点。(4)提出了一种采用特征点云进行定位的算法。它把高频、低精度的扫描帧之间的雷达里程计与低频、高精度的扫描帧与先验地图间的配准相结合,实现了高精度、实时的定位。该算法仅在初始化时使用GPS/INS,后续定位中对此无需求。校园环境和复杂城市环境中的实验表明我们的定位性能优于GPS/INS的输出,它能够把经向与纬度向均值误差控制在0.3米的范围之内,满足自主车的应用需求。以上成果已经成功应用于本实验室研制的自主驾驶汽车“开路雄狮”中,它们极大地提升了自主车对环境的适应能力。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前13条
1 王雯;任小玲;陈逍遥;;一种改进的区域增长彩色3D点云分割算法[J];国外电子测量技术;2018年11期
2 马东岭;王晓坤;李广云;;一种基于高度差异的点云数据分类方法[J];测绘通报;2018年06期
3 杨泽鑫;程效军;丁琼;程小龙;;面向室内场景点云的对象重建[J];测绘通报;2017年06期
4 翁福洲;黄鹤;;快速点云定向数学模型实际精度分析[J];北京测绘;2017年04期
5 琚俏俏;王令文;;基于自适应切片的点云压缩算法[J];工程勘察;2017年09期
6 许宁;钟友玲;;地面三维激光扫描点云重建技术研究[J];数码世界;2017年08期
7 龚书林;;三维激光点云处理软件的若干关键技术[J];测绘通报;2014年06期
8 徐守乾;朱延娟;;稀疏点云的曲面重构[J];中国制造业信息化;2011年03期
9 梁新合;梁晋;郭成;曹巨明;;法向约束的多幅点云数据融合算法[J];西安交通大学学报;2009年05期
10 周德芳,刘京南,余玲玲;基于OpenGL实现三维重构点云处理[J];电子工程师;2003年10期
11 冯上朝;刘莎;;基于激光扫描的飞机点云预处理技术[J];计算机与数字工程;2018年07期
12 杨晶东;韩太军;;一种有效的基于点云特征人体识别方法[J];计算机应用研究;2017年05期
13 郝雯;王映辉;宁小娟;;基于基本形状及其拓扑关系的点云建筑物重建方法[J];西安理工大学学报;2017年03期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 牛雪娟;刘景泰;孙雷;;基于小波变换的栅格点云多分辨率分析[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
2 杨雪春;;反求工程建模中点云切片技术研究[A];全国先进制造技术高层论坛暨第八届制造业自动化与信息化技术研讨会论文集[C];2009年
3 赵小祥;刘宝武;;车载点云中建筑物快速提取方法[A];地理信息与人工智能论坛暨江苏省测绘地理信息学会2017年学术年会论文集[C];2017年
4 张舒;谢艾伶;白志辉;王响雷;;三维激光扫描点云粗差剔除方法研究[A];《测绘通报》测绘科学前沿技术论坛摘要集[C];2008年
5 解辉;张爱武;孟宪刚;;机载激光点云快速绘制方法[A];第二十五届全国空间探测学术研讨会摘要集[C];2012年
6 李文涛;韦群;杨海龙;;基于图像的点云生成和预处理[A];2011年全国通信安全学术会议论文集[C];2011年
7 童艳丽;施昆;李志杰;;机载激光点云与影像的融合与分类技术研究[A];云南省测绘地理信息学会2016年学术年会论文集[C];2016年
8 马国庆;陶萍萍;杨周旺;;点云空间曲线的微分信息计算及匹配方法[A];第四届全国几何设计与计算学术会议论文集[C];2009年
9 江倩殷;刘忠途;李熙莹;;一种有效的点云精简算法[A];第十五届全国图象图形学学术会议论文集[C];2010年
10 赵四能;张静海;杨映泉;王利党;;基于布料模拟的点云滤波算法应用分析研究[A];云南省测绘地理信息学会2017年学术年会论文集[C];2017年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 魏崇阳;城市环境中基于三维特征点云的建图与定位技术研究[D];国防科学技术大学;2016年
2 赵宗泽;基于数学形态学的机载LiDAR点云建筑物区域提取[D];武汉大学;2016年
3 付玮;基于摄影测量系统的标定与表面数据融合算法研究[D];南昌大学;2018年
4 黄旭;LiDAR点云约束下的多视影像密集匹配与融合方法研究[D];武汉大学;2016年
5 谢洪;基于地面三维激光扫描技术的海量点云模型重建关键算法研究[D];武汉大学;2013年
6 刘立坤;基于流形理论的LiDAR多维点云分割方法研究[D];武汉大学;2015年
7 张蕊;基于激光点云的复杂三维场景多态目标语义分割技术研究[D];战略支援部队信息工程大学;2018年
8 李鹏;城市地物点云配准与典型要素提取[D];中国矿业大学;2018年
9 胡国军;基于条纹阵列探测的中高空激光雷达测绘系统关键技术研究[D];战略支援部队信息工程大学;2018年
10 郑颖龙;基于联合双边滤波器的点云特征保持滤波[D];华南理工大学;2018年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 王俊豪;三维激光点云配准与摄影测量漏洞修补研究[D];长安大学;2018年
2 方程喜;用于公路勘察设计的机载LiDAR点云抽稀研究[D];长安大学;2018年
3 郝艳妮;基于多隐层神经网络的点云孔洞修补算法的并行化研究[D];宁夏大学;2018年
4 崔毅;基于线激光旋转扫描的三维视觉测量方法研究[D];哈尔滨工程大学;2018年
5 王婉佳;点云特征提取与拼接算法研究[D];哈尔滨工程大学;2018年
6 邵红旭;低重叠率点云配准技术研究[D];哈尔滨工程大学;2018年
7 陈龙;基于逆向工程的失效模具快速修复方法及数值模拟[D];哈尔滨理工大学;2018年
8 姚瑶;基于地面三维激光点云的形变监测技术研究[D];华东师范大学;2018年
9 孙大林;路面点云建模并行算法及缺陷检测方法研究[D];哈尔滨工业大学;2018年
10 刘科;平面点云边界提取算法研究[D];长沙理工大学;2017年
中国重要报纸全文数据库 前9条
1 本报记者 杨静;私企的天空有点云[N];山西经济日报;2001年
2 商报记者 张绪旺;盘点云计算:概念众多 能力存疑[N];北京商报;2011年
3 记者 王力中 通讯员 沈惠芳;世界顶尖点云扫描设备技术入驻德清[N];湖州日报;2015年
4 曹裕华 高化猛 江鸿宾;激光点云 亦真亦幻[N];解放军报;2013年
5 VAR记者 张林才 郭宏远 彭敏;点云成金[N];电脑商报;2011年
6 高卫松 蔡列飞;武大师生两论文获美国摄影测量与遥感学会奖[N];中国测绘报;2014年
7 记者 祝桂峰 通讯员 张荣;构建“智慧广州”又添新技术[N];中国矿业报;2012年
8 张立本 彭桂辉;航测局四项科研成果通过鉴定[N];中煤地质报;2014年
9 本报记者 李树翀;价值:云计算的终极砝码[N];中国计算机报;2012年
中国知网广告投放
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978