[发明专利]基于摆动激光雷达的室内三维点云地图生成系统及方法

摘要

本发明提供一种基于摆动激光雷达的室内三维点云地图生成系统，包括三维点云数据采集模块和数据处理模块，其中：三维点云数据采集模块包括激光雷达和摆动执行机构，激光雷达用于采集移动平台周围环境的点云数据，摆动执行机构用于搭载激光雷达、驱动其往复摆动以及发送摆动角度数据给数据处理模块；数据处理模块作为点云数据的处理、存储设备，控制三维点云数据采集模块开始/停止状态，将接收到的激光雷达扫描数据及摆动角度数据融合生成室内三维点云数据，进而拼接生成室内三维点云地图并存储。本发明结构简单、易于实施、性价比高，生成的点云地图数据密集、精度高，生成的三维点云地图可以直接应用于室内导航定位的各种应用场合。

主权项

1.一种基于摆动激光雷达的室内三维点云地图生成系统，其特征在于，包括：三维点云数据采集模块和数据处理模块；所述三维点云数据采集模块，作为点云数据的采集设备，用于采集室内三维点云原始数据，包括激光雷达扫描数据和激光雷达摆动角度数据，并将其发送给数据处理模块；所述数据处理模块，作为点云数据的处理、存储设备，用于将接收到的室内三维点云原始数据生成室内三维点云数据，并将室内三维点云数据拼接生成室内点云地图并存储；其中：所述三维点云数据采集模块包括激光雷达和摆动执行机构，激光雷达用于采集移动平台周围环境的扫描轮廓数据，并将采集到的扫描轮廓数据发送给数据处理模块；摆动执行机构用于搭载激光雷达并驱动激光雷达往复摆动，并将激光雷达摆动角度数据发送给数据处理模块；所述数据处理模块包含主控计算机、三维点云重构子模块和三维地图重建子模块，主控计算机用于接收激光雷达摆动角度数据、激光雷达扫描轮廓数据，并向三维点云数据采集模块的摆动执行机构发送扫描开始、停止扫描指令，采集结束后，三维点云重构子模块进行三维点云重构，三维地图重建子模块进行三维地图重建，完成三维点云地图的创建；所述三维地图重建子模块，包括：基于水平面维度配准的正态分布变换的前端算法子模块和基于图优化算法的后端算法子模块；其中：所述前端算法子模块，用于相邻采样三维点云数据间的配准，生成开环三维点云地图；所述后端算法子模块，用于优化前端算法子模块所获得的开环三维点云地图，矫正开环误差；所述相邻采样三维点云数据，是指：不在同一地点、时间上先后扫描的三维点云数据，该数据有大部分的空间重叠；所述三维地图重建子模块实时对三维点云数据进行处理，所述前端算法子模块在每获得一个三维点云数据帧时进行一次配准，所述后端算法子模块在全部地图数据采集完毕后进行矫正。