CN113031007A - 一种基于单目视觉和激光雷达的联合实时定位与制图方法 - Google Patents

一种基于单目视觉和激光雷达的联合实时定位与制图方法 Download PDF

Info

Publication number
CN113031007A
CN113031007A CN202110240483.2A CN202110240483A CN113031007A CN 113031007 A CN113031007 A CN 113031007A CN 202110240483 A CN202110240483 A CN 202110240483A CN 113031007 A CN113031007 A CN 113031007A
Authority
CN
China
Prior art keywords
monocular vision
output end
unit
laser radar
processing unit
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202110240483.2A
Other languages
English (en)
Inventor
王伟
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Wuhan Binguo Technology Co ltd
Original Assignee
Wuhan Binguo Technology Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Wuhan Binguo Technology Co ltd filed Critical Wuhan Binguo Technology Co ltd
Priority to CN202110240483.2A priority Critical patent/CN113031007A/zh
Publication of CN113031007A publication Critical patent/CN113031007A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S17/00—Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
    • G01S17/88—Lidar systems specially adapted for specific applications
    • G01S17/93—Lidar systems specially adapted for specific applications for anti-collision purposes
    • G01S17/931—Lidar systems specially adapted for specific applications for anti-collision purposes of land vehicles
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S11/00—Systems for determining distance or velocity not using reflection or reradiation
    • G01S11/12—Systems for determining distance or velocity not using reflection or reradiation using electromagnetic waves other than radio waves
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S17/00—Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
    • G01S17/86—Combinations of lidar systems with systems other than lidar, radar or sonar, e.g. with direction finders
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S17/00—Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
    • G01S17/88—Lidar systems specially adapted for specific applications
    • G01S17/89—Lidar systems specially adapted for specific applications for mapping or imaging
    • G01S17/894—3D imaging with simultaneous measurement of time-of-flight at a 2D array of receiver pixels, e.g. time-of-flight cameras or flash lidar

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Optical Radar Systems And Details Thereof (AREA)
  • Traffic Control Systems (AREA)

Abstract

本发明公开了一种基于单目视觉和激光雷达的联合实时定位与制图方法，包括中央控制系统与芯片处理系统，所述中央控制系统的输出端为芯片处理系统，该系统中通过采用激光雷达系统与单目视觉系统进行对地形的测绘，这样可以通过激光雷达系统对地形的高差探测得到有效的数据，比如向目标发射探测信号如激光束，然后将接收到的从目标反射回来的信号即目标回波与发射信号进行比较，就可获得目标的有关信息，如目标距离、方位、高度、姿态、甚至形状等参数，然后利用单目视觉系统内部的射影变换系统，可以有效的将待要测绘的地形信息得到确定，避免了数据采集的不准确，从而可以有效的提高了该地形绘制的准确性，避免了细节上处理不到位的现象。

Description

一种基于单目视觉和激光雷达的联合实时定位与制图方法
技术领域
本发明属于制图系统相关技术领域，具体涉及一种基于单目视觉和激光雷达的联合实时定位与制图方法。
背景技术
激光雷达是以发射激光束探测目标的位置、速度等特征量的雷达系统，从工作原理上讲，与微波雷达没有根本的区别：向目标发射探测信号如激光束，然后将接收到的从目标反射回来的信号即目标回波与发射信号进行比较，作适当处理后，就可获得目标的有关信息，如目标距离、方位、高度、速度、姿态、甚至形状等参数，从而对飞机、导弹等目标进行探测、跟踪和识别。
工作在红外和可见光波段的，以激光为工作光束的雷达称为激光雷达，它由激光发射机、光学接收机、转台和信息处理系统等组成，激光器将电脉冲变成光脉冲发射出去，光接收机再把从目标反射回来的光脉冲还原成电脉冲，送到显示器。
现有的制图方法在进行绘图都是大部分都是采用仪器进行观察绘画，这样在绘画时可能会出现尺寸与数据不准确，在进行绘制时会导致绘制出现错误的现象，而且在绘图时绘图的精度不够导致细节上处理不完善的现象。
发明内容
(一)解决的技术问题
本发明的目的在于提供一种基于单目视觉和激光雷达的联合实时定位与制图方法，解决了绘画细节不精细的问题。
(二)技术方案
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于单目视觉和激光雷达的联合实时定位与制图方法，包括中央控制系统与芯片处理系统，所述中央控制系统的输出端为芯片处理系统，所述中央控制系统与芯片处理系统电性连接，所述芯片处理系统的输出端分别为智能通信系统、激光雷达系统与单目视觉系统，所述智能通信系统、激光雷达系统与单目视觉系统的输出端为绘图系统。
进一步的，所述激光雷达系统的组成包括有控制处理单元、激光光源、发射系统、待检测物体、接收系统与探测器，所述控制处理单元的输出端为激光光源，所述激光光源的输出端为发射系统，所述发射系统的输出端为待检测物体，所述待检测物体的输出端为接收系统，所述接收系统的输出端为探测器。
进一步的，所述单目视觉系统的组成包括有单目摄像机单元、图像处理单元、图像存储单元、数据传输单元、射影变换系统与图像显示单元，所述单目摄像机单元的输出端为图像处理单元，所述图像处理单元与单目摄像机单元电性连接，所述图像处理单元的输出端为图像存储单元，所述图像处理单元与图像存储单元电性连接，所述图像存储单元的输出端为数据传输单元，所述图像存储单元与数据传输单元电性连接，所述数据传输单元的输出端为射影变换系统，所述数据传输单元与射影变换系统电性连接，所述射影变换系统的输出端为图像显示单元，所述射影变换系统与图像显示单元电性连接。
进一步的，所述图像显示单元是由显示器或者屏幕显示，所述图像显示单元内部设置有控制系统。
进一步的，所述发射系统与接收系统处于同一个电源操控，所述发射系统为信号的发射，所述接收系统为信号的接收。
进一步的，所述单目视觉系统、激光雷达系统与智能通信系统为并联状态，所述单目视觉系统、激光雷达系统与智能通信系统的共同接收端为绘图系统，所述单目视觉系统、激光雷达系统与智能通信系统的共同发射端为芯片处理系统。
进一步的，所述图像存储单元的接收端为数据传输单元，所述图像存储单元的发射端为图像处理单元。
进一步的，所述控制处理单元的输出端为激光光源，所述控制处理单元的接收端为探测器，所述控制处理单元、激光光源与探测器形成一个闭环。
进一步的，所述智能通信系统用电信号或光信号传输信息的系统也称电信系统，所述智能通信系统通常是由具有特定功能、相互作用和相互依赖的若干单元组成的、完成统一目标的有机整体，所述智能通信系统供两点的用户彼此发送和接收信息。
进一步的，所述发射系统的输出端为待检测物体，所述待检测物体的接收端为接收系统，所述发射系统、待检测物体与接收系统形成一个闭环。
(三)有益效果
本发明提供了一种基于单目视觉和激光雷达的联合实时定位与制图方法，具备以下有益效果：
该系统中通过采用激光雷达系统与单目视觉系统进行对地形的测绘，这样可以通过激光雷达系统对地形的高差探测得到有效的数据，比如向目标发射探测信号如激光束，然后将接收到的从目标反射回来的信号即目标回波与发射信号进行比较，作适当处理后，就可获得目标的有关信息，如目标距离、方位、高度、姿态、甚至形状等参数，然后利用单目视觉系统内部的射影变换系统，可以有效的将待要测绘的地形信息得到确定，避免了数据采集的不准确，从而可以有效的提高了该地形绘制的准确性，避免了细节上处理不到位的现象。
附图说明
图1为本发明的基于单目视觉和激光雷达的联合实时定位与制图方法框架示意图；
图2为本发明的激光雷达系统框架示意图；
图3为本发明的单目视觉系统框架示意图。
图中：100、中央控制系统；200、芯片处理系统；300、智能通信系统；400、激光雷达系统；401、控制处理单元；402、激光光源；403、发射系统；404、待检测物体；405、接收系统；406、探测器；500、单目视觉系统；501、单目摄像机单元；502、图像处理单元；503、图像存储单元；504、数据传输单元；505、射影变换系统；506、图像显示单元；600、绘图系统。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-3，本发明提供一种技术方案：一种基于单目视觉和激光雷达的联合实时定位与制图方法，包括中央控制系统100与芯片处理系统200，中央控制系统100的输出端为芯片处理系统200，中央控制系统100与芯片处理系统200电性连接，芯片处理系统200的输出端分别为智能通信系统300、激光雷达系统400与单目视觉系统500，智能通信系统300用电信号或光信号传输信息的系统也称电信系统，智能通信系统300通常是由具有特定功能、相互作用和相互依赖的若干单元组成的、完成统一目标的有机整体，智能通信系统300供两点的用户彼此发送和接收信息，激光雷达系统400的组成包括有控制处理单元401、激光光源402、发射系统403、待检测物体404、接收系统405与探测器406，控制处理单元401的输出端为激光光源402，控制处理单元401的输出端为激光光源402，控制处理单元401的接收端为探测器406，控制处理单元401、激光光源402与探测器406形成一个闭环，激光光源402的输出端为发射系统403，发射系统403与接收系统405处于同一个电源操控，发射系统403的输出端为待检测物体404，待检测物体404的接收端为接收系统405，发射系统403、待检测物体404与接收系统405形成一个闭环，发射系统403为信号的发射，接收系统405为信号的接收，发射系统403的输出端为待检测物体404，待检测物体404的输出端为接收系统405，接收系统405的输出端为探测器406，
一种基于单目视觉和激光雷达的联合实时定位与制图方法，包括单目视觉系统500、激光雷达系统400与智能通信系统300为并联状态，单目视觉系统500的组成包括有单目摄像机单元501、图像处理单元502、图像存储单元503、数据传输单元504、射影变换系统505与图像显示单元506，单目摄像机单元501的输出端为图像处理单元502，图像处理单元502与单目摄像机单元501电性连接，图像处理单元502的输出端为图像存储单元503，图像处理单元502与图像存储单元503电性连接，图像存储单元503的输出端为数据传输单元504，图像存储单元503与数据传输单元504电性连接，图像存储单元503的接收端为数据传输单元504，图像存储单元503的发射端为图像处理单元502，数据传输单元504的输出端为射影变换系统505，数据传输单元504与射影变换系统505电性连接，射影变换系统505的输出端为图像显示单元506，射影变换系统505与图像显示单元506电性连接，图像显示单元506是由显示器或者屏幕显示，图像显示单元506内部设置有控制系统，单目视觉系统500、激光雷达系统400与智能通信系统300的共同接收端为绘图系统600，单目视觉系统500、激光雷达系统400与智能通信系统300的共同发射端为芯片处理系统200，智能通信系统300、激光雷达系统400与单目视觉系统500的输出端为绘图系统600。
本发明的使用流程：当要进行该系统的使用时，这时通过中央控制系统100进行命令的发出，之后芯片处理系统200接收到中央控制系统100的命令，然后将中央控制系统100内部的命令进行分析，分析之后芯片处理系统200将命令进一步的传递到智能通信系统300、激光雷达系统400与单目视觉系统500的内部，之后激光雷达系统400向目标发射探测信号，通过激光雷达系统400内部的激光光源402发射激光束，然后通过发射系统403向着待检测物体404发射，之后通过待检测物体404将接收到的信号传递到接收系统405的内部，然后将从目标反射回来的信号即目标回波传递到探测器406的内部，之后在传递到控制处理单元401内部与发射信号进行比较，作适当处理后，就可获得目标的有关信息，如目标距离、方位、高度、姿态、甚至形状等参数，之后再次通过单目视觉系统500进行对地形的勘测，由单目摄像机单元501进行拍摄，拍摄得到的数据通过图像处理单元502处理，然后后进入到图像存储单元503的内部，之后通过射影变换系统505进行处理，可以有效的将待要测绘的地形信息得到确定，避免了数据采集的不准确，然后通过图像显示单元506进行显示，最后通激光雷达系统400与单目视觉系统500勘测的数据集中分析处理，之后由绘图系统600将地形图绘制出来即可，这样就完成了该系统的使用了。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个......”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种基于单目视觉和激光雷达的联合实时定位与制图方法，包括中央控制系统(100)与芯片处理系统(200)，其特征在于：所述中央控制系统(100)的输出端为芯片处理系统(200)，所述中央控制系统(100)与芯片处理系统(200)电性连接，所述芯片处理系统(200)的输出端分别为智能通信系统(300)、激光雷达系统(400)与单目视觉系统(500)，所述智能通信系统(300)、激光雷达系统(400)与单目视觉系统(500)的输出端为绘图系统(600)。
2.根据权利要求1所述的一种基于单目视觉和激光雷达的联合实时定位与制图方法，其特征在于：所述激光雷达系统(400)的组成包括有控制处理单元(401)、激光光源(402)、发射系统(403)、待检测物体(404)、接收系统(405)与探测器(406)，所述控制处理单元(401)的输出端为激光光源(402)，所述激光光源(402)的输出端为发射系统(403)，所述发射系统(403)的输出端为待检测物体(404)，所述待检测物体(404)的输出端为接收系统(405)，所述接收系统(405)的输出端为探测器(406)。
3.根据权利要求1所述的一种基于单目视觉和激光雷达的联合实时定位与制图方法，其特征在于：所述单目视觉系统(500)的组成包括有单目摄像机单元(501)、图像处理单元(502)、图像存储单元(503)、数据传输单元(504)、射影变换系统(505)与图像显示单元(506)，所述单目摄像机单元(501)的输出端为图像处理单元(502)，所述图像处理单元(502)与单目摄像机单元(501)电性连接，所述图像处理单元(502)的输出端为图像存储单元(503)，所述图像处理单元(502)与图像存储单元(503)电性连接，所述图像存储单元(503)的输出端为数据传输单元(504)，所述图像存储单元(503)与数据传输单元(504)电性连接，所述数据传输单元(504)的输出端为射影变换系统(505)，所述数据传输单元(504)与射影变换系统(505)电性连接，所述射影变换系统(505)的输出端为图像显示单元(506)，所述射影变换系统(505)与图像显示单元(506)电性连接。
4.根据权利要求3所述的一种基于单目视觉和激光雷达的联合实时定位与制图方法，其特征在于：所述图像显示单元(506)是由显示器或者屏幕显示，所述图像显示单元(506)内部设置有控制系统。
5.根据权利要求2所述的一种基于单目视觉和激光雷达的联合实时定位与制图方法，其特征在于：所述发射系统(403)与接收系统(405)处于同一个电源操控，所述发射系统(403)为信号的发射，所述接收系统(405)为信号的接收。
6.根据权利要求1所述的一种基于单目视觉和激光雷达的联合实时定位与制图方法，其特征在于：所述单目视觉系统(500)、激光雷达系统(400)与智能通信系统(300)为并联状态，所述单目视觉系统(500)、激光雷达系统(400)与智能通信系统(300)的共同接收端为绘图系统(600)，所述单目视觉系统(500)、激光雷达系统(400)与智能通信系统(300)的共同发射端为芯片处理系统(200)。
7.根据权利要求3所述的一种基于单目视觉和激光雷达的联合实时定位与制图方法，其特征在于：所述图像存储单元(503)的接收端为数据传输单元(504)，所述图像存储单元(503)的发射端为图像处理单元(502)。
8.根据权利要求2所述的一种基于单目视觉和激光雷达的联合实时定位与制图方法，其特征在于：所述控制处理单元(401)的输出端为激光光源(402)，所述控制处理单元(401)的接收端为探测器(406)，所述控制处理单元(401)、激光光源(402)与探测器(406)形成一个闭环。
9.根据权利要求1所述的一种基于单目视觉和激光雷达的联合实时定位与制图方法，其特征在于：所述智能通信系统(300)用电信号或光信号传输信息的系统也称电信系统，所述智能通信系统(300)通常是由具有特定功能、相互作用和相互依赖的若干单元组成的、完成统一目标的有机整体，所述智能通信系统(300)供两点的用户彼此发送和接收信息。
10.根据权利要求2所述的一种基于单目视觉和激光雷达的联合实时定位与制图方法，其特征在于：所述发射系统(403)的输出端为待检测物体(404)，所述待检测物体(404)的接收端为接收系统(405)，所述发射系统(403)、待检测物体(404)与接收系统(405)形成一个闭环。
CN202110240483.2A 2021-03-04 2021-03-04 一种基于单目视觉和激光雷达的联合实时定位与制图方法 Pending CN113031007A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110240483.2A CN113031007A (zh) 2021-03-04 2021-03-04 一种基于单目视觉和激光雷达的联合实时定位与制图方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110240483.2A CN113031007A (zh) 2021-03-04 2021-03-04 一种基于单目视觉和激光雷达的联合实时定位与制图方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN113031007A true CN113031007A (zh) 2021-06-25

Family

ID=76467779

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110240483.2A Pending CN113031007A (zh) 2021-03-04 2021-03-04 一种基于单目视觉和激光雷达的联合实时定位与制图方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113031007A (zh)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107966989A (zh) * 2017-12-25 2018-04-27 北京工业大学 一种机器人自主导航系统
CN108932475A (zh) * 2018-05-31 2018-12-04 中国科学院西安光学精密机械研究所 一种基于激光雷达和单目视觉的三维目标识别系统及方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107966989A (zh) * 2017-12-25 2018-04-27 北京工业大学 一种机器人自主导航系统
CN108932475A (zh) * 2018-05-31 2018-12-04 中国科学院西安光学精密机械研究所 一种基于激光雷达和单目视觉的三维目标识别系统及方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107561547B (zh) 输电线路到目标物的距离测量方法、装置及系统
CN105700550A (zh) 无人机及其飞行控制方法与系统
CN108731542B (zh) 带修正功能的辅助瞄准装置、瞄准镜及辅助瞄准修正方法
CN101246216A (zh) 包括光纤激光器的高速激光测距系统
CN109873669A (zh) 一种无人机探测方法及无人机探测系统
CN103170980A (zh) 一种家用服务机器人的定位系统及定位方法
CN102636788B (zh) 一种跟踪激光点的测距方法和系统
CN105182319A (zh) 一种基于射频和双目视觉的目标定位系统及方法
CN208027170U (zh) 一种电力巡线无人机及系统
CN104464173A (zh) 基于空间图像三维测量的输电线路防外力破坏系统
CN115032627A (zh) 分布式多传感器多模态无人集群目标融合跟踪方法
CN109164465A (zh) 基于微脉冲激光雷达测量云高的同轴光学系统
CN105874384A (zh) 基于多种测距方式的跟焦系统、方法及拍摄系统
CN114690796A (zh) 一种用于无人机机间测距的相对定位系统及方法
CN110687545B (zh) 一种高精度激光雷达系统
CN105467366A (zh) 移动平台协同定位装置及系统
CN107678012A (zh) 激光雷达闭环控制系统、激光雷达及激光雷达控制方法
CN207936963U (zh) 一种激光定位装置
CN114488173A (zh) 一种基于飞行时间的距离探测方法和系统
CN109541545A (zh) 一种多波长激光空间定位系统及方法
CN112013813A (zh) 一种建筑物沉降监测方法、监测装置和监测系统
CN105917262A (zh) 简易多种测距方式的跟焦系统及拍摄系统
CN113031007A (zh) 一种基于单目视觉和激光雷达的联合实时定位与制图方法
CN212695608U (zh) 一种架空输电线路巡检作业系统及飞行作业平台
CN105592294A (zh) 一种vsp激发炮群的监控系统

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20210625