第52卷第1期测绘学报Vol.52,No.12023年1月ActaGeodaeticaetCartographicaSinicaJanuary,2023引文格式:陈首彬.激光LiDAR/视觉融合的SLAM(LV-SLAM)关键技术研究[J].测绘学报,2023,52(1):169.DOI:10.11947/j.AGCS.2023.20210184.CHENShoubin.ResearchonSLAMbasedonLiDAR/visualfusion(LV-SLAM)[J].ActaGeodaeticaetCartographicaSinica,2023,52(1):169.DOI:10.11947/j.AGCS.2023.20210184.激光LiDAR/视觉融合的SLAM(LV-SLAM)关键技术研究陈首彬深圳大学建筑与城市规划学院,广东深圳518060ResearchonSLAMbasedonLiDAR/visualfusion(LV-SLAM)CHENShoubinSchoolofArchitectureandUrbanPlanning,ShenzhenUniversity,Shenzhen518060,China同时定位与制图(simultaneouslocalizationandmapping,SLAM)技术在机器人、自动驾驶等领域应用广泛,开展多传感器融合SLAM方面的研究具有重要意义。激光LiDAR和视觉两种传感器能够优势互补,但目前已有的两者融合SLAM方案中存在一些问题:①硬件平台传感器标定精度不高,空间基准不统一;②定位精度和实时处理效率之间的矛盾;③信息融合不充分,未充分发挥传感器特性优势。因此,论文聚焦于激光LiDAR视觉融合的SLAM技术研究,充分发挥二者优势,重点解决若干关键问题,实现精确、实时、稳健、普适的位置服务。主要研究工作如下。(1)在介绍几何数学理论知识的基础上,构建“平台-前端-中端-后端”的完整LiDAR/视觉SLAM核心技术架构体系。首先,从传感器硬件平台数据角度出发,围绕时空基准统一,介绍了欧氏空间变换、传感器模型、传感器时间同步技术。其次,从基础理论数学角度,围绕非线性优化主题,详细描述了梯度下降法和最小二乘非线性优化问题的求解方法。最后,构建了包含传感器标定平台端、LiDAR直接法里程计前端、局部特征调整中端、回环检测图优化后端的完整SLAM核心技术架构体系。(2)针对“硬件平台传感器标定精度不高,空间基准不统一”的问题,提出利用红外影像的LiDAR/相机的高精度外标定方法,使得标定精度达到一个激光脚印点量级。首先,阐述了LiDAR视觉传感器系统高精度外标定的重要性,分析了传统外标定方法的不足,介绍了红外摄影的基本概念和特点优势,论证了红外影像用于LiDAR视觉传感器标定的可行性。其次,阐述了LiDAR视觉传感器外标定的基本概念和基本原理,提出利用红外影像的外标定方法,建立了高精度的外标定模型,详细介绍该方法的实施流程和技术细节。最后,利用试验数据从3个不同方面进行全面的精度评定和分析,验证方法的...
