导航与高精地图制作 课件 任务3-4高精地图的数据预处理

导航与高精地图制作高精地图数据预处理主讲教师：Navigationandhigh-precisionmapproductionNavigationandhigh-precisionmapproduction导航与高精地图制作12SLAM技术高精地图采集过程中的制图方案SLAM(SimultaneousLocalizationandMapping)，即时定位与地图构建。它要求自车在一个未知的环境中在不知道自己位置的先验信息的情况下，增量式地构建具有全局一致性的地图，同时确定自身在这个地图中的位置。SLAM的主要应用于机器人、无人机、无人驾驶、AR、VR等领域。1.SLAM技术Localization定位Mapping建图Simultaneous同时Navigationandhigh-precisionmapproduction导航与高精地图制作SLAM系统通常都包含多种传感器和多种功能模块。而按照核心的功能模块来区分，目前常见的SLAM系统一般具有两种形式：基于激光雷达的SLAM(LIDARSLAM)和基于视觉的SLAM(VisualSLAM或VSLAM)。1.SLAM技术LIDARSLAMVSLAMNavigationandhigh-precisionmapproduction导航与高精地图制作1.SLAM技术010203感知通过传感器获取周围的环境信息定位通过传感器获取的当前和历史信息，推测出自身的位置和姿态。建图根据自身的位姿以及传感器获取的信息，描绘出自身所处环境的样貌SLAM工作流程Navigationandhigh-precisionmapproduction导航与高精地图制作2.SLAM技术类型（1）LIDARSLAM（激光SLAM）指利用激光雷达作为传感器，获取地图数据，使机器人实现同步定位与地图构建。Navigationandhigh-precisionmapproduction导航与高精地图制作2.SLAM技术类型（1）激光雷达（LiDAR)LiDAR(LightDetectionandRanging)，是激光探测及测距系统的简称，其两个主要基本功能是测距和探测。激光雷达首先通过向目标物体发生一束激光，然后根据接受-反射的时间间隔确定目标物体的实际距离。根据距离及激光发射的角度，通过简单的几何变换可以计算出物体的位置信息。Navigationandhigh-precisionmapproduction导航与高精地图制作2.SLAM技术类型激光雷达（LiDAR)激光测量中，Lidar中的每个激光器发射激光束，经物体反射后得到一个点云（包含距离，反射强度等信息），所有激光反射点的集合即为点云。Navigationandhigh-precisionmapproduction导航与高精地图制作2.SLAM技术类型分类：激光雷达传感器可分为2D激光雷达和3D激光雷达，它们由激光雷达光束的数量定义。激光雷达的64线，32线，16线，分别代表什么意思呢？Navigationandhigh-precisionmapproduction导航与高精地图制作2.SLAM技术类型单线激光雷达单线激光雷达主要用于规避障碍物，其扫描速度快、分辨率强、可靠性高。由于单线激光雷达比多线和3D激光雷达在角频率和灵敏度反映更加快捷，所以，在测试周围障碍物的距离和精度上都更加精确。但是单线雷达只能平面式扫描，不能测量物体高度，有一定局限性。当前主要应用于服务机器人身上，如扫地机器人。Navigationandhigh-precisionmapproduction导航与高精地图制作2.SLAM技术类型单线激光雷达二维激光SLAM构建的二维栅格地图Navigationandhigh-precisionmapproduction导航与高精地图制作2.SLAM技术类型多线激光雷达多线激光雷达主要主要应用在无人驾驶上，可以计算物体的高度信息，并对周围环境进行3D建模。相比单线激光雷达在维度提升和场景还原上有了质的改变，可以识别物体的高度信息。目前在国际市场上推出的主要有8线、16线、32线和64线。三维激光SLAM构建的三维点云地图Navigationandhigh-precisionmapproduction导航与高精地图制作2.SLAM技术类型（2）视觉SLAM指利用摄像机作为传感器，获取地图数据。基于视觉SLAM的最常用的传感器是相机，相机可以分为单目相机，双目相机，深度（RGB-D）相机等。Navigationandhigh-precisionmapproduction导航与高精地图制作2.SLAM技术类型（2）视觉SLAM单目相机SLAM：即只用一支摄像头就可以完成SLAM。优点：传感器简单、成本很低；缺点：测不到空间物体的距离。Navigationandhigh-precisionmapproduction导航与高精地图制作2.SLAM技术类型（2）视觉SLAM双目相机SLAM：通过两个相机之间的基线，估计空间点的位置。优点：能够测量深度数据；缺点：配置与标定均较为复杂，其深度量程也随双目的基线与分辨率限制。Navigationandhigh-precisionmapproduction导航与高精地图制作2.SLAM技术类型（2）视觉SLAMRGB-D相机SLAM：通过多个相机之间的基线，估计空间点的位置。优点：可以通过红外结构光或Time-of-Flight原理，直接测出图像中各像素离相机的距离。缺点：测量范围窄、噪声大、视野小，易受日光干扰、无法测量透射材质等诸多问题，室外场景较难应用。Navigationandhigh-precisionmapproduction导航与高精地图制作2.