導(dǎo)航與高精地圖制作 課件 任務(wù)3-4高精地圖的數(shù)據(jù)預(yù)處理

導(dǎo)航與高精地圖制作高精地圖數(shù)據(jù)預(yù)處理主講教師：Navigationandhigh-precisionmapproductionNavigationandhigh-precisionmapproduction導(dǎo)航與高精地圖制作12SLAM技術(shù)高精地圖采集過程中的制圖方案SLAM(SimultaneousLocalizationandMapping)，即時(shí)定位與地圖構(gòu)建。它要求自車在一個(gè)未知的環(huán)境中在不知道自己位置的先驗(yàn)信息的情況下，增量式地構(gòu)建具有全局一致性的地圖，同時(shí)確定自身在這個(gè)地圖中的位置。SLAM的主要應(yīng)用于機(jī)器人、無人機(jī)、無人駕駛、AR、VR等領(lǐng)域。1.SLAM技術(shù)Localization定位Mapping建圖Simultaneous同時(shí)Navigationandhigh-precisionmapproduction導(dǎo)航與高精地圖制作SLAM系統(tǒng)通常都包含多種傳感器和多種功能模塊。而按照核心的功能模塊來區(qū)分，目前常見的SLAM系統(tǒng)一般具有兩種形式：基于激光雷達(dá)的SLAM(LIDARSLAM)和基于視覺的SLAM(VisualSLAM或VSLAM)。1.SLAM技術(shù)LIDARSLAMVSLAMNavigationandhigh-precisionmapproduction導(dǎo)航與高精地圖制作1.SLAM技術(shù)010203感知通過傳感器獲取周圍的環(huán)境信息定位通過傳感器獲取的當(dāng)前和歷史信息，推測(cè)出自身的位置和姿態(tài)。建圖根據(jù)自身的位姿以及傳感器獲取的信息，描繪出自身所處環(huán)境的樣貌SLAM工作流程N(yùn)avigationandhigh-precisionmapproduction導(dǎo)航與高精地圖制作2.SLAM技術(shù)類型（1）LIDARSLAM（激光SLAM）指利用激光雷達(dá)作為傳感器，獲取地圖數(shù)據(jù)，使機(jī)器人實(shí)現(xiàn)同步定位與地圖構(gòu)建。Navigationandhigh-precisionmapproduction導(dǎo)航與高精地圖制作2.SLAM技術(shù)類型（1）激光雷達(dá)（LiDAR)LiDAR(LightDetectionandRanging)，是激光探測(cè)及測(cè)距系統(tǒng)的簡(jiǎn)稱，其兩個(gè)主要基本功能是測(cè)距和探測(cè)。激光雷達(dá)首先通過向目標(biāo)物體發(fā)生一束激光，然后根據(jù)接受-反射的時(shí)間間隔確定目標(biāo)物體的實(shí)際距離。根據(jù)距離及激光發(fā)射的角度，通過簡(jiǎn)單的幾何變換可以計(jì)算出物體的位置信息。Navigationandhigh-precisionmapproduction導(dǎo)航與高精地圖制作2.SLAM技術(shù)類型激光雷達(dá)（LiDAR)激光測(cè)量中，Lidar中的每個(gè)激光器發(fā)射激光束，經(jīng)物體反射后得到一個(gè)點(diǎn)云（包含距離，反射強(qiáng)度等信息），所有激光反射點(diǎn)的集合即為點(diǎn)云。Navigationandhigh-precisionmapproduction導(dǎo)航與高精地圖制作2.SLAM技術(shù)類型分類：激光雷達(dá)傳感器可分為2D激光雷達(dá)和3D激光雷達(dá)，它們由激光雷達(dá)光束的數(shù)量定義。激光雷達(dá)的64線，32線，16線，分別代表什么意思呢？Navigationandhigh-precisionmapproduction導(dǎo)航與高精地圖制作2.SLAM技術(shù)類型單線激光雷達(dá)單線激光雷達(dá)主要用于規(guī)避障礙物，其掃描速度快、分辨率強(qiáng)、可靠性高。由于單線激光雷達(dá)比多線和3D激光雷達(dá)在角頻率和靈敏度反映更加快捷，所以，在測(cè)試周圍障礙物的距離和精度上都更加精確。但是單線雷達(dá)只能平面式掃描，不能測(cè)量物體高度，有一定局限性。當(dāng)前主要應(yīng)用于服務(wù)機(jī)器人身上，如掃地機(jī)器人。Navigationandhigh-precisionmapproduction導(dǎo)航與高精地圖制作2.SLAM技術(shù)類型單線激光雷達(dá)二維激光SLAM構(gòu)建的二維柵格地圖Navigationandhigh-precisionmapproduction導(dǎo)航與高精地圖制作2.SLAM技術(shù)類型多線激光雷達(dá)多線激光雷達(dá)主要主要應(yīng)用在無人駕駛上，可以計(jì)算物體的高度信息，并對(duì)周圍環(huán)境進(jìn)行3D建模。相比單線激光雷達(dá)在維度提升和場(chǎng)景還原上有了質(zhì)的改變，可以識(shí)別物體的高度信息。目前在國(guó)際市場(chǎng)上推出的主要有8線、16線、32線和64線。三維激光SLAM構(gòu)建的三維點(diǎn)云地圖Navigationandhigh-precisionmapproduction導(dǎo)航與高精地圖制作2.SLAM技術(shù)類型（2）視覺SLAM指利用攝像機(jī)作為傳感器，獲取地圖數(shù)據(jù)。基于視覺SLAM的最常用的傳感器是相機(jī)，相機(jī)可以分為單目相機(jī)，雙目相機(jī)，深度（RGB-D）相機(jī)等。Navigationandhigh-precisionmapproduction導(dǎo)航與高精地圖制作2.SLAM技術(shù)類型（2）視覺SLAM單目相機(jī)SLAM：即只用一支攝像頭就可以完成SLAM。優(yōu)點(diǎn)：傳感器簡(jiǎn)單、成本很低；缺點(diǎn)：測(cè)不到空間物體的距離。Navigationandhigh-precisionmapproduction導(dǎo)航與高精地圖制作2.SLAM技術(shù)類型（2）視覺SLAM雙目相機(jī)SLAM：通過兩個(gè)相機(jī)之間的基線，估計(jì)空間點(diǎn)的位置。優(yōu)點(diǎn)：能夠測(cè)量深度數(shù)據(jù)；缺點(diǎn)：配置與標(biāo)定均較為復(fù)雜，其深度量程也隨雙目的基線與分辨率限制。Navigationandhigh-precisionmapproduction導(dǎo)航與高精地圖制作2.SLAM技術(shù)類型（2）視覺SLAMRGB-D相機(jī)SLAM：通過多個(gè)相機(jī)之間的基線，估計(jì)空間點(diǎn)的位置。優(yōu)點(diǎn)：可以通過紅外結(jié)構(gòu)光或Time-of-Flight原理，直接測(cè)出圖像中各像素離相機(jī)的距離。缺點(diǎn)：測(cè)量范圍窄、噪聲大、視野小，易受日光干擾、無法測(cè)量透射材質(zhì)等諸多問題，室外場(chǎng)景較難應(yīng)用。Navigationandhigh-precisionmapproduction導(dǎo)航與高精地圖制作2.