CN108036793B - 基于点云的定位方法、装置及电子设备 - Google Patents
基于点云的定位方法、装置及电子设备 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种基于点云的定位方法、装置及电子设备。其中，方法包括：接收到当前帧点云数据后，根据与待定位物体相对应的环境地图确定当前帧点云数据的上一帧点云数据；根据上一帧点云数据的定位方位信息，将当前帧点云数据与上一帧点云数据进行初次匹配；根据当前帧点云数据与上一帧点云数据的初次匹配结果确定当前帧点云数据的定位方位信息；根据当前帧点云数据的定位方位信息对待定位物体进行定位。利用本发明方案，能够使待定位物体即使在无卫星定位信号时也能够实现实时定位和建图的功能，并且能够利用获取的多帧点云数据来实现对机器人的准确定位。
Description
技术领域
本发明涉及智能机器人技术领域，具体涉及一种基于点云的定位方法、装置及电子设备。
背景技术
随着科技的发展，以及人们对生活质量的要求的不断增高，智能机器人逐渐出现在人们的日常生活中，比如清扫机器人、工业机器人、服务机器人、仓库里搬运货物的机器人等。为了了解机器人的工作情况，需要对机器人进行实时定位，从而获取机器人的行走路线以及所在位置。
然而，发明人在实现本发明的过程中发现，现有的机器人在室内工作的时候，大多利用卫星定位技术进行定位。但是，当机器人工作于无卫星定位信号的工作环境时，则不能实现其定位的功能。由此可见，现有技术中缺少一种能够很好解决上述问题的能够用于各种工作环境的基于点云的定位方法、装置及电子设备。
发明内容
鉴于上述问题，提出了本发明以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的基于点云的定位方法、装置及电子设备。
根据本发明的一个方面，提供了一种基于点云的定位方法，包括：
接收到当前帧点云数据后，根据与待定位物体相对应的环境地图确定所述当前帧点云数据的上一帧点云数据；
根据上一帧点云数据的定位方位信息，将当前帧点云数据与上一帧点云数据进行初次匹配；
根据当前帧点云数据与上一帧点云数据的初次匹配结果确定当前帧点云数据的定位方位信息；
根据当前帧点云数据的定位方位信息对待定位物体进行定位。
可选地，所述根据当前帧点云数据与所述上一帧点云数据的初次匹配结果确定当前帧点云数据的定位方位信息的步骤之后，进一步包括步骤：
根据所述当前帧点云数据的定位方位信息，将当前帧点云数据与所述环境地图进行二次匹配；
根据当前帧点云数据与所述环境地图的二次匹配结果对所述当前帧点云数据的定位方位信息进行修正，得到当前帧点云数据的修正后的定位方位信息。
可选地，所述得到当前帧点云数据的修正后的定位方位信息的步骤之后，进一步包括：
根据所述当前帧点云数据的修正后的定位方位信息，将所述当前帧点云数据加载到所述环境地图上，以实现所述环境地图的更新。
可选地，所述根据所述当前帧点云数据的定位方位信息对所述待定位物体进行定位的步骤具体包括：
根据所述当前帧点云数据的修正后的定位方位信息对所述待定位物体进行定位。
可选地，所述根据当前帧点云数据与所述上一帧点云数据的初次匹配结果确定当前帧点云数据的定位方位信息的步骤具体包括：
根据所述初次匹配结果确定所述待定位物体相对于所述上一帧点云数据的定位方位信息的位移变化量；
根据所述上一帧点云数据的定位方位信息以及所述位移变化量，确定当前帧点云数据的定位方位信息。
可选地，所述根据所述上一帧点云数据的定位方位信息，将当前帧点云数据与所述上一帧点云数据进行初次匹配的步骤具体包括：
获取生成所述当前帧点云数据时所述待定位物体的预估方位信息；
根据所述上一帧点云数据的定位方位信息以及所述预估方位信息，确定初次定位范围；其中，所述初次定位范围内包含多个定位位置点；
分别针对每个定位位置点，将当前帧点云数据加载到该定位位置点，针对加载到该定位位置点的当前点云数据以及所述上一帧点云数据进行匹配运算，根据运算结果确定能够使当前帧点云数据与所述上一帧点云数据相互匹配的定位位置点。
可选地，所述匹配运算包括：平方差运算。
可选地，所述预估方位信息包括：位移信息以及角度信息，则所述获取生成所述当前帧点云数据时所述待定位物体的预估方位信息的步骤具体包括：
通过设置在所述待定位物体上的角度传感器确定生成当前帧点云数据时，所述待定位物体的角度信息；
通过设置在所述待定位物体上的距离传感器确定生成当前帧点云数据时，所述待定位物体的位移信息；
根据所述角度信息以及所述位移信息确定在生成当前帧点云数据时所述待定位物体的预估方位信息。
根据本发明的另一方面，提供了一种基于点云的定位装置，包括：
第一确定模块，适于接收到当前帧点云数据后，根据与待定位物体相对应的环境地图确定所述当前帧点云数据的上一帧点云数据；
初次匹配模块，适于根据所述上一帧点云数据的定位方位信息，将当前帧点云数据与所述上一帧点云数据进行初次匹配；
第二确定模块，适于根据当前帧点云数据与所述上一帧点云数据的初次匹配结果确定当前帧点云数据的定位方位信息；
定位模块，适于根据所述当前帧点云数据的定位方位信息对所述待定位物体进行定位。
可选地，所述装置还包括：
二次匹配模块，适于：根据所述当前帧点云数据的定位方位信息，将当前帧点云数据与所述环境地图进行二次匹配；
修正模块，适于根据当前帧点云数据与所述环境地图的二次匹配结果对所述当前帧点云数据的定位方位信息进行修正，得到当前帧点云数据的修正后的定位方位信息。
可选地，所述装置还包括更新模块，所述更新模块适于：根据所述当前帧点云数据的修正后的定位方位信息，将所述当前帧点云数据加载到所述环境地图上，以实现所述环境地图的更新。
可选地，所述定位模块进一步适于：根据所述当前帧点云数据的修正后的定位方位信息对所述待定位物体进行定位。
可选地，第二确定模块进一步适于：根据所述初次匹配结果确定所述待定位物体相对于所述上一帧点云数据的定位方位信息的位移变化量；
根据所述上一帧点云数据的定位方位信息以及所述位移变化量，确定当前帧点云数据的定位方位信息。
可选地，所述初次匹配模块进一步适于：
获取生成所述当前帧点云数据时所述待定位物体的预估方位信息；
根据所述上一帧点云数据的定位方位信息以及所述预估方位信息，确定初次定位范围；其中，所述初次定位范围内包含多个定位位置点；
分别针对每个定位位置点，将当前帧点云数据加载到该定位位置点，针对加载到该定位位置点的当前点云数据以及所述上一帧点云数据进行匹配运算，根据运算结果确定能够使当前帧点云数据与所述上一帧点云数据相互匹配的定位位置点。
可选地，所述匹配运算包括：平方差运算。
可选地，所述预估方位信息包括：位移信息以及角度信息，则初次匹配模块进一步适于：
通过设置在所述待定位物体上的角度传感器确定生成当前帧点云数据时，所述待定位物体的角度信息；
通过设置在所述待定位物体上的距离传感器确定生成当前帧点云数据时，所述待定位物体的位移信息；
根据所述角度信息以及所述位移信息确定在生成当前帧点云数据时所述待定位物体的预估方位信息。
根据本发明的又一方面，提供了一种电子设备，包括：处理器、存储器、通信接口和通信总线，所述处理器、所述存储器和所述通信接口通过所述通信总线完成相互间的通信；
所述存储器用于存放至少一可执行指令，所述可执行指令使所述处理器执行上述基于点云的定位方法对应的操作。
根据本发明的再一方面，提供了一种计算机存储介质，所述存储介质中存储有至少一可执行指令，所述可执行指令使处理器执行如上述基于点云的定位方法对应的操作。
根据本发明提供的基于点云的定位方法、装置及电子设备，通过根据上一帧的点云数据的定位方位信息，将接收的当前帧点云数据和上一帧的点云数据进行初次匹配，并根据初次匹配结果确定当前帧点云数据的定位方位信息，从而根据当前帧点云数据的定位方位信息对待定位物体进行定位。根据该方法，能够使待定位物体在无卫星定位的时候也能够实现其实时地定位和建图的功能，并且能够利用获取的多帧点云数据来实现对机器人的准确定位。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。
附图说明
通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：
图1示出了本发明一个实施例提供的基于点云的定位方法的流程图；
图2示出了本发明另一个实施例提供的基于点云的定位方法的流程图；
图3示出了当前帧点云数据与上一帧点云数据相互匹配时的位置示意图；
图4示出了本发明一个实施例提供的基于点云的定位装置的功能框图；
图5示出了根据本发明一实施例提供的一种电子设备的结构示意图。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
图1示出了本发明一个实施例提供的基于点云的定位方法的流程图。如图1所示，该方法包括以下步骤：
步骤S101：接收到当前帧点云数据后，根据与待定位物体相对应的环境地图确定当前帧点云数据的上一帧点云数据。
其中，当前帧点云数据是指：本次接收到的这一帧点云数据。在接收到当前帧点云数据后，由于待定位物体当前相对应的环境地图是根据所获得的上一帧点云数据而建立的，环境地图中至少包含与上一帧点云数据相对应的信息。所以根据与待定位物体相对应的环境地图可以获得当前帧点云数据的上一帧点云数据。其中，待定位物体可以包括机器人。
步骤S102：根据上一帧点云数据的定位方位信息，将当前帧点云数据与上一帧点云数据进行初次匹配。
其中，定位方位信息是指待定位物体或者待定位物体上设置的激光雷达所在的位置信息和定位角度信息。其中，定位角度是指待定位物体相对于用于绘制环境地图的二维坐标系的角度，定位角度信息可以用来表示待定位物体的朝向信息。相应地，上一帧点云数据的定位方位信息是指：在生成上一帧点云数据时，待定物物体所在的位置信息和定位角度信息。或者，更准确地说，上一帧点云数据的定位方位信息是指：在生成上一帧点云数据时，待定位物体上设置的激光测距雷达、陀螺仪芯片等部件所在的位置信息和定位角度信息。在接收到当前帧点云数据并且确定当前帧点云数据的上一帧点云数据之后，将当前帧点云数据与上一帧点云数据进行初次匹配。匹配的方法可以是，首先根据设置在待定位物体上的角度传感器、距离传感器等设备，确定在获取本帧点云数据和获取上一帧点云数据之间的时间间隔内，待定位物体的角度信息和/或位置信息，从而获取生成当前帧点云数据时待定位物体的预估方位信息，然后根据上一帧点云数据的定位方位信息以及预估方位信息，确定初次定位范围。初次定位范围可以包括当前帧点云数据中待定位物体的大致的定位方位信息。然后在上述初次定位范围内选取多个定位位置点，然后将当前帧点云数据加载到上述多个位置点，从而和上一帧点云数据进行初次匹配。除了上述方法，还可以根据其它的方法将当前帧点云数据与上一帧点云数据进行初次匹配。
步骤S103：根据当前帧点云数据与上一帧点云数据的初次匹配结果确定当前帧点云数据的定位方位信息。
具体地，根据当前帧点云数据与上一帧点云数据的初次匹配结果，可以获取待定位物体相对于上一帧点云数据的定位方位信息的位移变化量，由于上一帧点云数据的定位方位信息是确定并且精确的，根据上一帧点云数据的定位方位信息以及位移变化量，可以快速而准确地确定当前帧点云数据的精确的定位方位信息。
步骤S104：根据当前帧点云数据的定位方位信息对待定位物体进行定位。
当前帧点云数据的定位方位信息包括了待定位物体的在用于绘制环境地图的二维坐标息中的位置坐标(x值，y值)和其相对应的定位角度信息(待定位物体相对于用于绘制环境地图的二维坐标系的角度信息)，从而可以根据上述位置坐标和定位角度信息对待定位物体进行定位。
根据本实施例提供的基于点云的定位方法，通过根据上一帧的点云数据的定位方位信息，将接收的当前帧点云数据和上一帧的点云数据进行初次匹配，并根据初次匹配结果确定当前帧点云数据的定位方位信息，从而根据当前帧点云数据的定位方位信息对待定位物体进行定位。根据该方法，能够使待定位物体在无卫星定位时也能够实现实时地定位和建图的功能，从而能够在各种工作环境下实现定位功能，并且能够利用获取的多帧点云数据来实现对机器人的准确定位。
图2示出了本发明另一个实施例提供的基于点云的定位方法的流程图。如图2所示，该方法包括以下步骤：
步骤S201：接收到当前帧点云数据后，根据与待定位物体相对应的环境地图确定当前帧点云数据的上一帧点云数据。
其中，当前帧点云数据是指本次接收到的这一帧点云数据。在接收到当前帧点云数据后，由于待定位物体当前相对应的环境地图是根据所获得的上一帧点云数据而建立的，环境地图中至少包含与上一帧点云数据相对应的信息。所以根据与待定位物体相对应的环境地图可以获得当前帧点云数据的上一帧点云数据。其中，待定位物体可以包括机器人。
步骤S202：根据上一帧点云数据的定位方位信息，将当前帧点云数据与上一帧点云数据进行初次匹配。
具体地，首先获取生成当前帧点云数据时待定位物体的预估方位信息。其中，上述预估预估方位信息包括：位移信息以及角度信息，则上述获取生成当前帧点云数据时待定位物体的预估方位信息的步骤具体包括：通过设置在待定位物体上的角度传感器确定生成当前帧点云数据时，待定位物体的角度信息；通过设置在待定位物体上的距离传感器确定生成当前帧点云数据时，待定位物体的位移信息；根据上述角度信息以及位移信息确定在生成当前帧点云数据时待定位物体的预估方位信息。其中，上述角度传感器可以为陀螺仪，还可以为其它的可以测量角度的传感器；上述待定位物体的角度信息可以指待定位物体相对于用于绘制环境地图的二维坐标系的角度信息，可以表示待定位物体的朝向信息。上述距离传感器可以是里程计，还可以是其它可以测量距离信息的距离传感器。在获取预估方位信息之后，根据上一帧点云数据的定位方位信息以及预估方位信息，确定初次定位范围；其中，初次定位范围内包含多个定位位置点。确定初次定位范围的方法可以是，将以上一帧点云数据的定位方位信息所对应的位置点为圆心，以预估方位信息中的距离信息值为半径的圆形区域确定为初次定位范围，或者将以上一帧点云数据的定位方位信息所对应的位置点为中心点，且边长长度等于预估方位信息中的距离信息值的两倍的正方形区域确定为初次定位范围。除了上述方法外，还可以根据其它的方法来确定初次定位范围。然后可以以预设的采样规则，在上述初次定位范围内获取多个定位位置点，例如，可以预先设置各个定位位置点之间的间距，然后根据该间距确定各个定位位置点。再分别针对每个定位位置点，将当前帧点云数据加载到该定位位置点，针对加载到该定位位置点的当前点云数据以及上一帧点云数据进行匹配运算，根据运算结果确定能够使当前帧点云数据与上一帧点云数据相互匹配的定位位置点，根据该定位位置点确定生成该帧点云数据时待定位物体的定位方位信息。其中，上述匹配运算包括：平方差运算，还可以包括其它的运算方法。可以通过使用针对加载到某一定位位置点的当前帧点云数据以及上一帧点云数据的距离平方差最小的点云匹配算法，并且根据运算结果确定能够使当前帧点云数据与上一帧点云数据相互匹配的定位位置点。除了可以使用上述距离平方差最小的点云匹配算法，还可以使用其它的点云匹配算法，在此不一一叙述。其中，定位方位信息是指待定位物体所在的位置点(或者准确地说是指待定位物体上设置的激光测距雷达、陀螺仪芯片等部件所在的位置点)。相应地，上一帧点云数据的定位方位信息是指：在生成上一帧点云数据时，待定位物体所在的位置点。同理，生成该帧点云数据时待定位物体的定位方位信息是指：在生成该帧点云数据时，待定位物体所在的位置点。
步骤S203：根据初次匹配结果确定待定位物体相对于上一帧点云数据的定位方位信息的位移变化量。
在步骤S203中，确定能够使当前帧点云数据与上一帧点云数据相互匹配的定位位置点之后，可以根据匹配时当前帧点云数据的定位方位信息相对于上一帧点云数据的定位方位信息的位移变化量。图3示出了当前帧点云数据与上一帧点云数据相互匹配时的位置示意图。如图3所示，点A示意为上一帧点云数据的定位方位信息，点B示意为当前帧点云数据的定位位方位信息。假如点A和点B之间距离为L，根据点A和点B之间的距离L和待定位物体上设置的角度传感器获取的角度信息，从而可以确定待定位物体相对于上一帧点云数据的定位方位信息的位移变化量。
步骤S204：根据上一帧点云数据的定位方位信息以及位移变化量，确定当前帧点云数据的定位方位信息。
由于上一帧点云数据的定位方位信息是已知的，并且相对比较精确，根据上一帧点云数据的定位方位信息以及待定位物体相对于上一帧点云数据的定位方位信息的位移变化量可以快速而准确地确定当前帧点云数据的定位方位信息。
步骤S205：根据当前帧点云数据的定位方位信息，将当前帧点云数据与环境地图进行二次匹配。
本步骤的目的在于，根据当前帧点云数据的定位方位信息，将当前帧点云数据与环境地图进行二次匹配，从而得到更加精确的当前帧点云数据的定位方位信息，并且能够克服可能陷入局部最优值的缺点，提高了匹配精度。
步骤S206：根据当前帧点云数据与环境地图的二次匹配结果对当前帧点云数据的定位方位信息进行修正，得到当前帧点云数据的修正后的定位方位信息。
具体地，如果根据当前帧点云数据的定位方位信息，将当前帧点云数据与环境地图进行二次匹配，得到的更加精确的当前帧点云数据的定位方位信息和根据初次匹配结果得到的当前帧点云数据的定位方位信息之间存在差异，则根据二次匹配结果对当前帧点云数据的定位方位信息进行修正以得到当前帧点云数据的修正后的定位方位信息。如果不存在差异，则当前帧点云数据的修正后的定位方位信息即为根据初次匹配结果得到的当前帧点云数据的定位方位信息。
步骤S207：根据当前帧点云数据的修正后的定位方位信息，将当前帧点云数据加载到环境地图上，以实现环境地图的更新。
为了了解待定位物体实时的定位信息和周围的环境地图，需要根据获取的每一帧点云数据及时地更新地图。在得到当前帧点云数据的修正后的定位方位信息之后，将当前帧点云数据加载到环境地图上，以实现环境地图的更新。根据本步骤，能够实时地确定待定位物体周围的环境地图。
步骤S208：根据当前帧点云数据的修正后的定位方位信息对待定位物体进行定位。
当前帧点云数据的修正后的定位方位信息包括了待定位物体的在用于绘制环境地图的二维坐标息中的位置坐标(x值，y值)和其相对应的定位角度(待定位物体相对于用于绘制环境地图的二维坐标系的角度信息)，根据上述位置坐标和定位角度信息可以对待定位物体进行定位。
根据本实施例提供的基于点云的定位方法，通过接收当前帧点云数据，并根据上一帧点云数据的定位方位信息，将当前帧点云数据和上一帧点云数据进行初次匹配，并根据初次匹配结果确定待定位物体相对于上一帧点云数据的定位方位信息的位移变化量，从而根据上一帧点云数据的定位方位信息以及位移变化量，确定当前帧点云数据的定位方位信息。根据初次匹配结果，可以获取相对比较精确的当前帧点云数据的定位信息。为了获得更加精确的当前帧点云数据的定位信息，并且克服可能陷入局部最优值得缺点，根据当前帧点云数据的定位方位信息，将当前帧点云数据与环境地图进行二次匹配，并根据当前帧点云数据与环境地图的二次匹配结果对当前帧点云数据的定位方位信息进行修正，从而得到更加精确的当前帧点云数据的修正后的定位方位信息，并且克服了可能陷入局部最优值的缺点，提高了匹配精度。然后，根据当前帧点云数据的修正后的定位方位信息，将当前帧点云数据加载到环境地图上，以实现环境地图的更新，从而能够实时地更新环境地图。最后根据当前帧点云数据的修正后的定位方位信息对待定位物体进行定位。根据该方法能够使待定位物体在无卫星定位时，也能够实现实时地定位和建图的功能，从而能够在各种工作环境下实现定位功能，并且能够利用获取的多帧点云数据来实现对机器人的准确定位，通过进行两次匹配能够克服可能陷入局部最优值的缺点，提高了定位的精度。
上述实施例中的方法可以应用于SLAM(Simultaneous Localization AndMapping，即时定位与建图)设备中，还可以应用到其它的装置中。其中，上述SLAM设备可以包括激光测距雷达、陀螺仪芯片、陀螺仪、计算芯片、WIFI模块等部件。陀螺仪和陀螺仪芯片可以给出激光测距雷达的初始角度信息，还可以获取每一帧点云数据包含的待定位物体的角度信息(朝向信息)。激光测距雷达可以依据初始角度信息将激光测距雷达测量到的障碍物添加到地图上，此后，激光测距雷达可以依据陀螺仪芯片给出的初始角度信息和已有的部分环境地图，将障碍物匹配到环境地图的相应位置，获得此时激光测距雷达的位置信息，将其输出并作为定位信息。然后将匹配后的障碍物点添加到地图上，更新地图，作为输出的地图信息。上述建图和定位信息通过WIFI模块或者蓝牙等无线输出方式传输到用户计算机或手机中显示并储存。
图4示出了本发明一个实施例提供的基于点云的定位装置的功能框图。如图4所示，该装置包括：第一确定模块401、初次匹配模块402、第二确定模块403、二次匹配模块404、修正模块405、定位模块406、更新模块407。
其中，第一确定模块401，适于接收到当前帧点云数据后，根据与待定位物体相对应的环境地图确定所述当前帧点云数据的上一帧点云数据；
初次匹配模块402，适于根据所述上一帧点云数据的定位方位信息，将当前帧点云数据与所述上一帧点云数据进行初次匹配；
第二确定模块403，适于根据当前帧点云数据与所述上一帧点云数据的初次匹配结果确定当前帧点云数据的定位方位信息；
定位模块406，适于根据所述当前帧点云数据的定位方位信息对所述待定位物体进行定位。
另外，在本发明的另一个实施例中：
其中，二次匹配模块404进一步适于：根据所述当前帧点云数据的定位方位信息，将当前帧点云数据与所述环境地图进行二次匹配。
修正模块405，适于根据当前帧点云数据与所述环境地图的二次匹配结果对所述当前帧点云数据的定位方位信息进行修正，得到当前帧点云数据的修正后的定位方位信息。
可选地，所述装置还包括更新模块407，所述更新模块407适于：根据所述当前帧点云数据的修正后的定位方位信息，将所述当前帧点云数据加载到所述环境地图上，以实现所述环境地图的更新。
可选地，其中，所述定位模块406进一步适于：根据所述当前帧点云数据的修正后的定位方位信息对所述待定位物体进行定位。
可选地，第二确定模块403进一步适于：根据所述初次匹配结果确定所述待定位物体相对于所述上一帧点云数据的定位方位信息的位移变化量；
根据所述上一帧点云数据的定位方位信息以及所述位移变化量，确定当前帧点云数据的定位方位信息。
可选地，所述初次匹配模块402进一步适于：
获取生成所述当前帧点云数据时所述待定位物体的预估方位信息；
根据所述上一帧点云数据的定位方位信息以及所述预估方位信息，确定初次定位范围；其中，所述初次定位范围内包含多个定位位置点；
分别针对每个定位位置点，将当前帧点云数据加载到该定位位置点，针对加载到该定位位置点的当前点云数据以及所述上一帧点云数据进行匹配运算，根据运算结果确定能够使当前帧点云数据与所述上一帧点云数据相互匹配的定位位置点。
可选地，所述匹配运算包括：平方差运算。
可选地，所述预估方位信息包括：位移信息以及角度信息，则初次匹配模块402进一步适于：
通过设置在所述待定位物体上的角度传感器确定生成当前帧点云数据时，所述待定位物体的角度信息；
通过设置在所述待定位物体上的距离传感器确定生成当前帧点云数据时，所述待定位物体的位移信息；
根据所述角度信息以及所述位移信息确定在生成当前帧点云数据时所述待定位物体的预估方位信息。
关于上述各个模块的具体结构和工作原理可参照方法实施例中相应步骤的描述，此处不再赘述。
上述装置可以是单独的SLAM设备，可以将这种SLAM设备单独地加载到各类机器人上，并且不用与机器人上设置的里程计等其它设备相连接，直接测量机器人的运行环境地图和实时的定位信息，解决了无卫星定位信号时的定位问题，并且加装方便，无需改变既有系统。上述装置除了可以是上述的单独的slam设备，还可以是其它的装置，在此不一一类述。
本申请实施例还提供了一种非易失性计算机存储介质，所述计算机存储介质存储有至少一可执行指令，该计算机可执行指令可执行上述任意方法实施例中的基于点云的定位方法。
图5示出了根据本发明实施例的一种电子设备的结构示意图，本发明具体实施例并不对电子设备的具体实现做限定。
如图5所示，该电子设备可以包括：处理器(processor)502、通信接口(Communications Interface)504、存储器(memory)506、以及通信总线508。
其中：
处理器502、通信接口504、以及存储器506通过通信总线508完成相互间的通信。
通信接口504，用于与其它设备比如客户端或其它服务器等的网元通信。
处理器502，用于执行程序510，具体可以执行上述的基于点云的定位方法实施例中的相关步骤。
具体地，程序510可以包括程序代码，该程序代码包括计算机操作指令。
处理器502可能是中央处理器CPU，或者是特定集成电路ASIC(ApplicationSpecific Integrated Circuit)，或者是被配置成实施本发明实施例的一个或多个集成电路。电子设备包括的一个或多个处理器，可以是同一类型的处理器，如一个或多个CPU；也可以是不同类型的处理器，如一个或多个CPU以及一个或多个ASIC。
存储器506，用于存放程序510。存储器506可能包含高速RAM存储器，也可能还包括非易失性存储器(non-volatile memory)，例如至少一个磁盘存储器。
程序510具体可以用于使得处理器502执行以下操作：
接收到当前帧点云数据后，根据与待定位物体相对应的环境地图确定所述当前帧点云数据的上一帧点云数据；
根据上一帧点云数据的定位方位信息，将当前帧点云数据与上一帧点云数据进行初次匹配；
根据当前帧点云数据与上一帧点云数据的初次匹配结果确定当前帧点云数据的定位方位信息；
根据当前帧点云数据的定位方位信息对待定位物体进行定位。
在一种可选的方式中，程序510具体可以进一步用于使得处理器502执行以下操作：根据所述当前帧点云数据的定位方位信息，将当前帧点云数据与所述环境地图进行二次匹配；
根据当前帧点云数据与所述环境地图的二次匹配结果对所述当前帧点云数据的定位方位信息进行修正，得到当前帧点云数据的修正后的定位方位信息。
在一种可选的方式中，程序510具体可以进一步用于使得处理器502执行以下操作：
根据所述当前帧点云数据的修正后的定位方位信息，将所述当前帧点云数据加载到所述环境地图上，以实现所述环境地图的更新。
在一种可选的方式中，程序510具体可以进一步用于使得处理器502执行以下操作：
根据所述当前帧点云数据的修正后的定位方位信息对所述待定位物体进行定位。
在一种可选的方式中，程序510具体可以进一步用于使得处理器502执行以下操作：
根据所述初次匹配结果确定所述待定位物体相对于所述上一帧点云数据的定位方位信息的位移变化量；
根据所述上一帧点云数据的定位方位信息以及所述位移变化量，确定当前帧点云数据的定位方位信息。
在一种可选的方式中，程序510具体可以进一步用于使得处理器502执行以下操作：获取生成所述当前帧点云数据时所述待定位物体的预估方位信息；
根据所述上一帧点云数据的定位方位信息以及所述预估方位信息，确定初次定位范围；其中，所述初次定位范围内包含多个定位位置点；
分别针对每个定位位置点，将当前帧点云数据加载到该定位位置点，针对加载到该定位位置点的当前点云数据以及所述上一帧点云数据进行匹配运算，根据运算结果确定能够使当前帧点云数据与所述上一帧点云数据相互匹配的定位位置点。
在一种可选的方式中，程序510具体可以进一步用于使得处理器502执行以下操作：所述匹配运算包括：平方差运算。
在一种可选的方式中，程序510具体可以进一步用于使得处理器502执行以下操作：
通过设置在所述待定位物体上的角度传感器确定生成当前帧点云数据时，所述待定位物体的角度信息；
通过设置在所述待定位物体上的距离传感器确定生成当前帧点云数据时，所述待定位物体的位移信息；
根据所述角度信息以及所述位移信息确定在生成当前帧点云数据时所述待定位物体的预估方位信息。
在此提供的算法和显示不与任何特定计算机、虚拟系统或者其它设备固有相关。各种通用系统也可以与基于在此的示教一起使用。根据上面的描述，构造这类系统所要求的结构是显而易见的。此外，本发明也不针对任何特定编程语言。应当明白，可以利用各种编程语言实现在此描述的本发明的内容，并且上面对特定语言所做的描述是为了披露本发明的最佳实施方式。
在此处所提供的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本发明的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。
类似地，应当理解，为了精简本公开并帮助理解各个发明方面中的一个或多个，在上面对本发明的示例性实施例的描述中，本发明的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该公开的方法解释成反映如下意图：即所要求保护的本发明要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多的特征。更确切地说，如下面的权利要求书所反映的那样，发明方面在于少于前面公开的单个实施例的所有特征。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本发明的单独实施例。
本领域那些技术人员可以理解，可以对实施例中的设备中的模块进行自适应性地改变并且把它们设置在与该实施例不同的一个或多个设备中。可以把实施例中的模块或单元或组件组合成一个模块或单元或组件，以及此外可以把它们分成多个子模块或子单元或子组件。除了这样的特征和/或过程或者单元中的至少一些是相互排斥之外，可以采用任何组合对本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的所有特征以及如此公开的任何方法或者设备的所有过程或单元进行组合。除非另外明确陈述，本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的每个特征可以由提供相同、等同或相似目的的替代特征来代替。
此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此所述的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本发明的范围之内并且形成不同的实施例。例如，在下面的权利要求书中，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。
本发明的各个部件实施例可以以硬件实现，或者以在一个或者多个处理器上运行的软件模块实现，或者以它们的组合实现。本领域的技术人员应当理解，可以在实践中使用微处理器或者数字信号处理器(DSP)来实现根据本发明实施例的基于点云的定位装置中的一些或者全部部件的一些或者全部功能。本发明还可以实现为用于执行这里所描述的方法的一部分或者全部的设备或者装置程序(例如，计算机程序和计算机程序产品)。这样的实现本发明的程序可以存储在计算机可读介质上，或者可以具有一个或者多个信号的形式。这样的信号可以从因特网网站上下载得到，或者在载体信号上提供，或者以任何其他形式提供。
应该注意的是上述实施例对本发明进行说明而不是对本发明进行限制，并且本领域技术人员在不脱离所附权利要求的范围的情况下可设计出替换实施例。在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的元件或步骤。位于元件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。本发明可以借助于包括有若干不同元件的硬件以及借助于适当编程的计算机来实现。在列举了若干装置的单元权利要求中，这些装置中的若干个可以是通过同一个硬件项来具体体现。单词第一、第二、以及第三等的使用不表示任何顺序。可将这些单词解释为名称。
Claims (12)
1.一种基于点云的定位方法，包括：
接收到当前帧点云数据后，根据与待定位物体相对应的环境地图确定所述当前帧点云数据的上一帧点云数据；
根据所述上一帧点云数据的定位方位信息，将当前帧点云数据与所述上一帧点云数据进行初次匹配；
根据当前帧点云数据与所述上一帧点云数据的初次匹配结果确定当前帧点云数据的定位方位信息；
根据所述当前帧点云数据的定位方位信息对所述待定位物体进行定位；
其中，所述根据当前帧点云数据与所述上一帧点云数据的初次匹配结果确定当前帧点云数据的定位方位信息的步骤之后，进一步包括步骤：
根据所述当前帧点云数据的定位方位信息，将当前帧点云数据与所述环境地图进行二次匹配；
根据当前帧点云数据与所述环境地图的二次匹配结果对所述当前帧点云数据的定位方位信息进行修正，得到当前帧点云数据的修正后的定位方位信息；
所述根据所述当前帧点云数据的定位方位信息对所述待定位物体进行定位的步骤具体包括：
根据所述当前帧点云数据的修正后的定位方位信息对所述待定位物体进行定位；
其中，所述根据所述上一帧点云数据的定位方位信息，将当前帧点云数据与所述上一帧点云数据进行初次匹配的步骤具体包括：
获取生成所述当前帧点云数据时所述待定位物体的预估方位信息；
根据所述上一帧点云数据的定位方位信息以及所述预估方位信息，确定初次定位范围；其中，所述初次定位范围内包含多个定位位置点；
分别针对每个定位位置点，将当前帧点云数据加载到该定位位置点，针对加载到该定位位置点的当前点云数据以及所述上一帧点云数据进行匹配运算，根据运算结果确定能够使当前帧点云数据与所述上一帧点云数据相互匹配的定位位置点。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述得到当前帧点云数据的修正后的定位方位信息的步骤之后，进一步包括：
根据所述当前帧点云数据的修正后的定位方位信息，将所述当前帧点云数据加载到所述环境地图上，以实现所述环境地图的更新。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述根据当前帧点云数据与所述上一帧点云数据的初次匹配结果确定当前帧点云数据的定位方位信息的步骤具体包括：
根据所述初次匹配结果确定所述待定位物体相对于所述上一帧点云数据的定位方位信息的位移变化量；
根据所述上一帧点云数据的定位方位信息以及所述位移变化量，确定当前帧点云数据的定位方位信息。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述匹配运算包括：平方差运算。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述预估方位信息包括：位移信息以及角度信息，则所述获取生成所述当前帧点云数据时所述待定位物体的预估方位信息的步骤具体包括：
通过设置在所述待定位物体上的角度传感器确定生成当前帧点云数据时，所述待定位物体的角度信息；
通过设置在所述待定位物体上的距离传感器确定生成当前帧点云数据时，所述待定位物体的位移信息；
根据所述角度信息以及所述位移信息确定在生成当前帧点云数据时所述待定位物体的预估方位信息。
6.一种基于点云的定位装置，包括：
第一确定模块，适于接收到当前帧点云数据后，根据与待定位物体相对应的环境地图确定所述当前帧点云数据的上一帧点云数据；
初次匹配模块，适于根据所述上一帧点云数据的定位方位信息，将当前帧点云数据与所述上一帧点云数据进行初次匹配；
第二确定模块，适于根据当前帧点云数据与所述上一帧点云数据的初次匹配结果确定当前帧点云数据的定位方位信息；
定位模块，适于根据所述当前帧点云数据的定位方位信息对所述待定位物体进行定位；
其中，所述装置还包括：
二次匹配模块，适于根据所述当前帧点云数据的定位方位信息，将当前帧点云数据与所述环境地图进行二次匹配；
修正模块，适于根据当前帧点云数据与所述环境地图的二次匹配结果对所述当前帧点云数据的定位方位信息进行修正，得到当前帧点云数据的修正后的定位方位信息；
所述定位模块进一步适于：根据所述当前帧点云数据的修正后的定位方位信息对所述待定位物体进行定位；
其中，所述初次匹配模块进一步适于：
获取生成所述当前帧点云数据时所述待定位物体的预估方位信息；
根据所述上一帧点云数据的定位方位信息以及所述预估方位信息，确定初次定位范围；其中，所述初次定位范围内包含多个定位位置点；
分别针对每个定位位置点，将当前帧点云数据加载到该定位位置点，针对加载到该定位位置点的当前点云数据以及所述上一帧点云数据进行匹配运算，根据运算结果确定能够使当前帧点云数据与所述上一帧点云数据相互匹配的定位位置点。
7.根据权利要求6所述的装置，其中，所述装置还包括更新模块，所述更新模块适于：根据所述当前帧点云数据的修正后的定位方位信息，将所述当前帧点云数据加载到所述环境地图上，以实现所述环境地图的更新。
8.根据权利要求6所述的装置，其中，第二确定模块进一步适于：根据所述初次匹配结果确定所述待定位物体相对于所述上一帧点云数据的定位方位信息的位移变化量；
根据所述上一帧点云数据的定位方位信息以及所述位移变化量，确定当前帧点云数据的定位方位信息。
9.根据权利要求6所述的装置，其中，所述匹配运算包括：平方差运算。
10.根据权利要求6所述的装置，其中，所述预估方位信息包括：位移信息以及角度信息，则初次匹配模块进一步适于：
通过设置在所述待定位物体上的角度传感器确定生成当前帧点云数据时，所述待定位物体的角度信息；
通过设置在所述待定位物体上的距离传感器确定生成当前帧点云数据时，所述待定位物体的位移信息；
根据所述角度信息以及所述位移信息确定在生成当前帧点云数据时所述待定位物体的预估方位信息。
11.一种电子设备，包括：处理器、存储器、通信接口和通信总线，所述处理器、所述存储器和所述通信接口通过所述通信总线完成相互间的通信；
所述存储器用于存放至少一可执行指令，所述可执行指令使所述处理器执行如权利要求1-5中任一项所述的基于点云的定位方法对应的操作。
12.一种计算机存储介质，所述存储介质中存储有至少一可执行指令，所述可执行指令使处理器执行如权利要求1-5中任一项所述的基于点云的定位方法对应的操作。
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