[发明专利]一种室内停车场高精细地图生成装置及方法

权利要求书

1.一种室内停车场高精细地图生成装置，其特征在于，包括：装置支架，单线激光雷达，广角摄像头，由惯性测量单元和里程计组成的航位推算传感器，以及主控计算机；其中：

所述装置支架，用于装载单线激光雷达、广角摄像头、航位推算传感器中的惯性测量单元；装置支架搭载在车顶上，所述装置支架及其上的单线激光雷达、广角摄像头和惯性测量单元构成采集装置；

所述单线激光雷达，用于扫描并获取车辆所处停车场的环境信息；

所述广角摄像头，用于获取车身周围的地面图像数据；

所述航位推算传感器，用于测量采集装置的位姿变化，作为同时定位与地图创建算法的输入数据之一；其中：惯性测量单元用于测量车辆的偏航角速度；里程计用于测量搭载采集装置的车辆轮胎所转动的圈数，经过折算系数得到搭载采集装置的车辆的行驶里程；

所述主控计算机，用于存储单线激光雷达、广角摄像头、航位推算传感器采集的数据，在采集完成后运行同时定位与地图创建算法，以获取建立正射影像地图所需的定位信息并建立停车场的栅格地图；运行正射影像地图的拼接融合算法，进而建立停车场的高精细地图；

所述同时定位与地图创建算法，包含基于粒子滤波器的前端和基于图优化的后端，其中：前端用于生成基本占据栅格地图与定位信息，后端用于优化前端结果获得最为可靠的定位信息并矫正占据栅格地图；

所述获取停车场正射影像地图所需的定位信息来源于同时定位与地图创建算法；所述占据栅格地图亦为同时定位与地图创建算法的结果；

所述定位信息与所述正射影像地图为通过时间一一对应的序列，以确保每张正射影像图都映射于正确的位置；

所述高精细地图，是结合停车场正摄影像地图与占据栅格地图得到的停车场高分辨率二维地图，在包含地面信息的同时也包含停车场的环境结构信息，并在此基础上通过地理信息系统软件对地面信息进行了标注，使其包含了可通行区域、车道线、地面交通标示以及停车位的停车场所有地面环境信息。

2.根据权利要求1所述的一种室内停车场高精细地图生成装置，其特征在于，所述装置支架安装于车辆顶部，采用快速装卸机构作为单线激光雷达、广角摄像头、惯性测量单元搭载平台，对于有无车顶行李架的车辆均能实现快速安装。

3.根据权利要求1所述的一种室内停车场高精细地图生成装置，其特征在于，所述单线激光雷达安装于装置支架中心；单线激光雷达采用可靠探测距离超过30米、扫描角度为270°，角度分辨率为0.25°的激光雷达，其扫描平面为水平面，且扫描平面不受广角摄像头遮挡。

4.根据权利要求1所述的一种室内停车场高精细地图生成装置，其特征在于，所述广角摄像头采用放置朝向分别为装置前侧、后侧、左侧和右侧的摄像头，其水平视角为150°。

5.根据权利要求4所述的一种室内停车场高精细地图生成装置，其特征在于，所述广角摄像头的视角向下倾斜，主视场用于覆盖地面且相邻摄像头的视场存在重叠区域；各广角摄像头的影响经过畸变矫正及透视变换后形成地面的正射影像，再通过图像拼接融合形成装置周围的正射影像。

6.根据权利要求1所述的一种室内停车场高精细地图生成装置，其特征在于，所述航位推算传感器中：

惯性测量装置安装于装置支架中心、单线激光雷达正下方；

里程计安装于车辆后轮外侧，与后轮轮轴共轴，并随车轮转动。

7.一种采用权利要求1-6任一项所述装置的室内停车场高精细地图生成方法，其特征在于，具体步骤如下：

步骤1、数据采集车将装置支架、单线激光雷达、广角摄像头和惯性测量单元安装于车顶，主控计算机安装于车内，里程计安装于车辆一侧后轮，并将传感器与主控计算机用数据线相连；

步骤2、数据采集：

开动数据采集车在停车场内行驶，其路线确保覆盖停车场的所有范围，并保证广角摄像头在沿路采集所有车位信息；此外行驶路线中包含环路，以保证基于同时定位与地图创建技术生成的定位结果的精度；

步骤3、正射影像序列生成：

分别标定所需数目的广角摄像头的内外参与畸变系数，完成广角摄像头的畸变矫正、正射投影与图像拼接，根据采集的时间戳信息获得正射影像序列；

步骤4、在主控计算机上运行同时定位与地图创建算法，其输入为单线激光雷达数据和航位推算传感器数据，其输出为停车场全局占据栅格地图以及数据采集车行驶过程中的位姿序列即采集装置的位姿序列，该位姿序列即为关联正射影像、创建全局正射影像地图的核心依据；

步骤5、结合位姿序列与影像序列生成全局正射影像图，其中涉及图像的拼接与融合，在此基础上结合占据栅格地图划分可通行区域与被占据区域，形成全局正射影像地图；

步骤6、利用地理信息系统软件对全局正射影像地图中的地理信息进行标注，包括车位信息、车道线、地面交通标志，生成最终的停车场高精细地图。