[发明专利]一种用于表示环境元素的方法、装置、系统、以及车辆/机器人

说明书

提供一种由计算机实现的用于表示环境元素的方法100，该方法包括：101从传感器接包括表示至少一个环境元素的至少一个点云的扫描数据；102将该点云分割成点簇；103将该点簇划分为分级网格；104为每个该分级网格的每个单元中的点建立高斯分布；以及105基于该高斯分布构建表示该环境元素的高斯混合模型。还提供了一种用于表示环境元素的装置，系统和车辆/机器人。

技术领域

本发明涉及车辆/机器人定位的领域，更具体地，涉及一种用于表示环境元素的方法、装置、系统、以及车辆/机器人。

背景技术

车辆/机器人的定位技术已经被研究多年，而且许多提议的益处已经在各种应用中得到了证明。在这项技术中，重要的是将车辆/机器人获取的实时点云中的点或点云图中的点分割为点簇，并对点簇进行建模以表示物理世界中的环境元素。用于表示环境元素，诸如分层的SGM(签名高斯混合模型)模型之类的分层模型可以帮助实现细节的渐进级别，并且可以提高用于匹配和识别的算法的效率。对于此处使用的分层SGM模型，相关的在先技术包括：

[1]区域生长NDT：使用3D空间中的区域增长算法对点云进行分割，以及使用NDT(正态分布变换)模型对每个点云的簇进行建模。

[2]多层NDT：使用八叉树分割点云，并在每个单元中使用一个NDT模型来拟合点。

参考：

[1]达斯，阿伦和史蒂文L.瓦斯兰德使用分割区域生长的NDT扫描配准。国际机器人研究杂志33.13(2014):1645-1663.

[2]茨汉和哈坎用于快速和远程扫描匹配的3D多层正态分布变换。智能与机器人系统杂志71.1(2013):85-108.

但是，这写在先文献(例如“区域生长NDT”和“多层NDT”)通常通过3D网格单元将点云分割，这可能会导致单元边界不连续。此外，网格单元以均等的方式划分点云，其中，点云的两个独立部分可能会意外落入一个单元中并被错误地建模。因此，生成的模型可能很容易变得不准确。

发明内容

鉴于上述内容，需要提供一种用于表示环境元素的方法和装置，系统以及车辆/机器人，其能够从点云中更准确地分割点簇，从而可以建立更准确的模型来表示环境元素。

本发明的一方面在于提供一种用于表示环境元素的新颖方法和装置。

本发明的另一方面在于提供一种系统。

本发明的另一方面在于提供一种车辆/机器人。

根据本发明的一个实施例，提供了一种由计算机实现的用于表示环境元素的方法，包括：101从传感器接收包括表示至少一个环境元素的至少一个点云的扫描数据；102将点云分割成点簇；103将点簇划分为分级网格；104为每个分级网格的每个单元中的点建立高斯分布；以及105基于高斯分布构建表示环境元素的高斯混合模型。

用于表示本发明的环境元素的上述方法使得能够从点云更精确地分割点簇，从而可以建立更精确的模型来表示环境元素。

根据本发明的一个实施例，根据上述方法，其中，102将点云分割成点簇，还包括：利用预定的平滑标准使用区域增长算法将点云分割成点簇。

根据本发明的一个实施例，根据上述方法，其中，通过以下步骤导出预定的平滑标准：201对于点云的每个点，获取其相邻点；202将相邻点转换至局部操作平面；203对于点云的每个点，计算局部表面的主曲率；204计算点云的一个点到点云的另一点的方向的表面曲率，另一点到一个点的方向的表面曲率，和从一个点到另一个点的方向的表面的扭转，以及205将预定的平滑标准确定为一个点到另一点方向的表面曲率的绝对值小于阈值，另一点到一个点的方向的表面曲率的绝对值小于阈值，以及从一个点到另一个点的方向的表面的扭转的绝对值小于阈值。