[发明专利]一种图像激光一体式导航定位系统

说明书

本发明涉及一种图像激光一体式导航定位系统，属于人工智能及多传感器融合技术领域；该系统包括：激光传感器，用于采集自身距离周围障碍物的距离；视觉传感器，用于采集自身附近环境的图像信息；融合处理器，用于接收并融合激光传感器和视觉传感器的信息，创建初步地图；优化处理器，用于进行回环检测并根据检测结果优化初步地图，得到优化地图；导航控制器，用于根据当前位姿和优化地图对运动物体进行导航控制；驱动控制器，用于接收导航信息，驱动运动物体的运动机构进行相应移动；所述激光传感器、视觉传感器分别与融合处理器连接，所述融合处理器、优化处理器、导航控制器和驱动控制器依次连接。

技术领域

本发明涉及一种图像激光一体式导航定位系统，属于人工智能及多传感器融合技术领域。

背景技术

随着对自主导航无人驾驶领域的研究与发展，自主导航技术越来越成熟。目前，由于激光雷达可以生成三维的位置信息，快速确定物体的位置、大小、外貌和材质，在此同时还能获得数据形成精确地数字模型。比摄像头等传感器，探测距离更远、精确度更高，还有更灵敏的响应速度，还不受环境光的影响。因为这些众多优点，激光雷达被使用在自动扫地机器人上。但是激光雷达相对于摄像头来说，价格还是比较昂贵的，并且激光雷达在环境较复杂或者太宽广的环境中表现不佳。

随着计算机视觉的迅速发展，视觉SLAM因为信息量大、适用范围广、价格便宜等优点受到广泛关注；但是视觉导航对光线依赖程度高，在暗处或者一些无纹理区域的表现较差，因此，视觉导航和激光导航都有各自的优缺点；结合两者的优势，融合视觉和激光导航成了趋势。

发明内容

本发明提供一种图像激光一体式导航定位系统，融合视觉、激光多种传感器数据，能够适应室内室外等复杂环境。

本发明的技术方案的图像激光一体式导航定位系统，包括：

激光传感器，用于采集自身距离周围障碍物的距离；

视觉传感器，用于采集自身附近环境的图像信息；

融合处理器，用于接收并融合激光传感器和视觉传感器的信息，创建初步地图；

优化处理器，用于进行回环检测并根据检测结果优化初步地图，得到优化地图；

导航控制器，用于根据当前位姿和优化地图对运动物体进行导航控制；

驱动控制器，用于接收导航信息，驱动运动物体的运动机构进行相应移动；

所述激光传感器、视觉传感器分别与融合处理器连接，所述融合处理器、优化处理器、导航控制器和驱动控制器依次连接。

进一步，所述激光传感器采用激光雷达，检测至少包括前方和左右方3个方位。

进一步，所述视觉传感器采用高清鱼眼镜头。

进一步，所述视觉传感器还包括：图像矫正单元，用于矫正鱼眼镜头所拍摄图像。

进一步，所述融合处理器包括：模数转换单元，用于将各种传感器获取的模拟信号数据进行数字信号转换；预处理单元，用于消除转换后的传感器信号中的无关信息；第一特征提取单元，用于提取激光传感器感知的障碍物点云特征；第二特征提取单元，用于提取视觉传感器感知的环境图像纹理特征；相机位姿计算单元，利用多帧图像来估计自身的位姿变化，再通过累计位姿变化来计算距离物体的距离；融合计算单元，用于将激光传感器采集的点云特征和视觉传感器采集的纹理特征融合建模，得到初步地图；所述模数转换单元分别与激光传感器、视觉传感器连接和预处理单元连接，所述预处理单元分别与第一特征提取单元和第二特征提取单元连接，所述第二特征提取单元依次与相机位姿计算单元和融合计算单元，所述第一特征提取单元与融合计算单元连接。

进一步，所述融合处理器采用卡尔曼滤波方法进行多传感器数据融合计算。