導航與高精地圖制作 課件 任務3-4高精地圖的數(shù)據(jù)預處理

導航與高精地圖制作高精地圖數(shù)據(jù)預處理主講教師：Navigationandhigh-precisionmapproductionNavigationandhigh-precisionmapproduction導航與高精地圖制作12SLAM技術(shù)高精地圖采集過程中的制圖方案SLAM(SimultaneousLocalizationandMapping)，即時定位與地圖構(gòu)建。它要求自車在一個未知的環(huán)境中在不知道自己位置的先驗信息的情況下，增量式地構(gòu)建具有全局一致性的地圖，同時確定自身在這個地圖中的位置。SLAM的主要應用于機器人、無人機、無人駕駛、AR、VR等領域。1.SLAM技術(shù)Localization定位Mapping建圖Simultaneous同時Navigationandhigh-precisionmapproduction導航與高精地圖制作SLAM系統(tǒng)通常都包含多種傳感器和多種功能模塊。而按照核心的功能模塊來區(qū)分，目前常見的SLAM系統(tǒng)一般具有兩種形式：基于激光雷達的SLAM(LIDARSLAM)和基于視覺的SLAM(VisualSLAM或VSLAM)。1.SLAM技術(shù)LIDARSLAMVSLAMNavigationandhigh-precisionmapproduction導航與高精地圖制作1.SLAM技術(shù)010203感知通過傳感器獲取周圍的環(huán)境信息定位通過傳感器獲取的當前和歷史信息，推測出自身的位置和姿態(tài)。建圖根據(jù)自身的位姿以及傳感器獲取的信息，描繪出自身所處環(huán)境的樣貌SLAM工作流程Navigationandhigh-precisionmapproduction導航與高精地圖制作2.SLAM技術(shù)類型（1）LIDARSLAM（激光SLAM）指利用激光雷達作為傳感器，獲取地圖數(shù)據(jù)，使機器人實現(xiàn)同步定位與地圖構(gòu)建。Navigationandhigh-precisionmapproduction導航與高精地圖制作2.SLAM技術(shù)類型（1）激光雷達（LiDAR)LiDAR(LightDetectionandRanging)，是激光探測及測距系統(tǒng)的簡稱，其兩個主要基本功能是測距和探測。激光雷達首先通過向目標物體發(fā)生一束激光，然后根據(jù)接受-反射的時間間隔確定目標物體的實際距離。根據(jù)距離及激光發(fā)射的角度，通過簡單的幾何變換可以計算出物體的位置信息。Navigationandhigh-precisionmapproduction導航與高精地圖制作2.SLAM技術(shù)類型激光雷達（LiDAR)激光測量中，Lidar中的每個激光器發(fā)射激光束，經(jīng)物體反射后得到一個點云（包含距離，反射強度等信息），所有激光反射點的集合即為點云。Navigationandhigh-precisionmapproduction導航與高精地圖制作2.SLAM技術(shù)類型分類：激光雷達傳感器可分為2D激光雷達和3D激光雷達，它們由激光雷達光束的數(shù)量定義。激光雷達的64線，32線，16線，分別代表什么意思呢？Navigationandhigh-precisionmapproduction導航與高精地圖制作2.SLAM技術(shù)類型單線激光雷達單線激光雷達主要用于規(guī)避障礙物，其掃描速度快、分辨率強、可靠性高。由于單線激光雷達比多線和3D激光雷達在角頻率和靈敏度反映更加快捷，所以，在測試周圍障礙物的距離和精度上都更加精確。但是單線雷達只能平面式掃描，不能測量物體高度，有一定局限性。當前主要應用于服務機器人身上，如掃地機器人。Navigationandhigh-precisionmapproduction導航與高精地圖制作2.SLAM技術(shù)類型單線激光雷達二維激光SLAM構(gòu)建的二維柵格地圖Navigationandhigh-precisionmapproduction導航與高精地圖制作2.SLAM技術(shù)類型多線激光雷達多線激光雷達主要主要應用在無人駕駛上，可以計算物體的高度信息，并對周圍環(huán)境進行3D建模。相比單線激光雷達在維度提升和場景還原上有了質(zhì)的改變，可以識別物體的高度信息。目前在國際市場上推出的主要有8線、16線、32線和64線。三維激光SLAM構(gòu)建的三維點云地圖Navigationandhigh-precisionmapproduction導航與高精地圖制作2.SLAM技術(shù)類型（2）視覺SLAM指利用攝像機作為傳感器，獲取地圖數(shù)據(jù)。基于視覺SLAM的最常用的傳感器是相機，相機可以分為單目相機，雙目相機，深度（RGB-D）相機等。Navigationandhigh-precisionmapproduction導航與高精地圖制作2.SLAM技術(shù)類型（2）視覺SLAM單目相機SLAM：即只用一支攝像頭就可以完成SLAM。優(yōu)點：傳感器簡單、成本很低；缺點：測不到空間物體的距離。Navigationandhigh-precisionmapproduction導航與高精地圖制作2.SLAM技術(shù)類型（2）視覺SLAM雙目相機SLAM：通過兩個相機之間的基線，估計空間點的位置。優(yōu)點：能夠測量深度數(shù)據(jù)；缺點：配置與標定均較為復雜，其深度量程也隨雙目的基線與分辨率限制。Navigationandhigh-precisionmapproduction導航與高精地圖制作2.SLAM技術(shù)類型（2）視覺SLAMRGB-D相機SLAM：通過多個相機之間的基線，估計空間點的位置。優(yōu)點：可以通過紅外結(jié)構(gòu)光或Time-of-Flight原理，直接測出圖像中各像素離相機的距離。缺點：測量范圍窄、噪聲大、視野小，易受日光干擾、無法測量透射材質(zhì)等諸多問題，室外場景較難應用。Navigationandhigh-precisionmapproduction導航與高精地圖制作2.