[发明专利]基于多线激光雷达和GPS的三维道路构建方法

说明书

本发明公开了一种基于多线激光雷达和GPS的三维道路构建方法，通过可调节多线激光雷达和高精度GPS动态采集全角度和全方位的周围空间的三维点云数据，并将采集到的离散无关联的稀疏点云数据通过高精度GPS采集的绝对地理位置信息来建立关联，然后通过此关联来计算出点云数据中每个点的绝对地理位置，从而充分有效利用在不同时间不同轨迹采集的雷达点云数据，最后通过相互关联的点云数据构建得到足够稠密的点云数据，再通过差值化方法，将点云数据中的动态物体过滤掉，留下静态物体的点云数据来构建真实道路的三维地图。构建的三维道路地图真实，准确，可靠、通过差值化方法可以剔除掉动态运动物体，得到的三维道路地图干净，还原度更高。

技术领域

本发明属于三维道路建模技术领域，具体地涉及一种基于多线激光雷达和GPS的三维道路构建方法。

背景技术

目前常见的三维地图构建方法一是通过道路地理位置来模拟道路的三维模型，并不能还原真实的道路信息，比如道路周边树木，建筑物等信息；二是通过单目或多目摄像头的方式来重建道路三维模型，这种方法复杂且精度不高。

随着多线激光雷达的面世，通过多线激光雷达来构建三维模型成为新的技术，目前常见的多线激光雷达如32线和64线激光雷达，其采集的点云数据虽然可以粗略建立周边三维模型，但由于点云数据太过离散，不够稠密，且多帧点云数据之间无关联信息，不能进行信息重用，因此还不足以用来建立真实道路的三维地图，而由于技术和成本的限制，想利用更多线束的激光雷达来建立三维模型尚不实际。

发明内容

为了解决上述存在的技术问题，本发明提供了一种基于多线激光雷达和GPS的三维道路构建方法，通过可调节多线激光雷达和高精度GPS来全角度和全方位的动态采集周围空间的三维点云数据，并将采集到的离散无关联的单帧稀疏点云数据通过高精度GPS采集的绝对地理位置信息来建立关联，然后通过此关联来计算出点云数据中每个点的绝对地理位置，从而充分有效利用在不同时间不同轨迹采集的雷达点云数据，最后通过相互关联的点云数据构建得到足够稠密的点云数据，再通过差值化方法，将点云数据中的动态物体过滤掉，留下静态物体的点云数据来构建真实道路的三维地图。

本发明的技术方案是：

一种基于多线激光雷达和GPS的三维道路构建方法，包括以下步骤：

S01：将多线激光雷达采集的三维点云数据与GPS采集的绝对地理位置信息建立关联关系；

S02：通过此关联关系计算三维点云数据中每个点的绝对地理位置，通过相互关联的三维点云数据构建得到稠密的三维点云数据；

S03：过滤三维点云数据中的非静态物体，并构建道路的三维地图。

优选的，所述步骤S01中多线激光雷达采集车辆在同一空间区域内不同时间段和不同轨迹，同时配合不同的激光雷达的高度和俯仰角度的组合的数据组合，将不同的数据组合构成三维点云数据。

优选的，所述步骤S02中三维点云数据中每个点的绝对地理位置计算步骤包括：通过车辆地理位置坐标信息、车辆磁偏角信息、俯仰角信息以及GPS和多线激光雷达的相对位置关系，通过空间位置坐标转换得到激光雷达原点的绝对地理位置坐标值，然后将同一时间得到的三维点云数据通过空间位置坐标转换成绝对地理位置坐标值。

优选的，所述步骤S03中过滤三维点云数据中的动态物体的方法为绝对差值法，若某一区域的点云数据重复投影次数少于N次，则判定该区域内投影的物体为非静止物体。

优选的， N等于激光雷达扫描频率*100/车辆运行速度。

优选的，所述过滤三维点云数据中的动态物体的方法为相对差值比例法，利用区域内投影点携带的时间戳信息，统计该区域内投影点在时间上出现的比例，如果该比例小于设定的阈值，则判定该区域内投影的物体为非静止物体。