JP7278263B2 - 位置特定を実施する際に使用するための方法およびシステム - Google Patents
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Description
a)少なくとも1つのレーザセンサによって実施されるローカル走査から、少なくとも部分的に、ローカル走査から取得されるローカル点群内の点から少なくとも1つのレーザセンサに返される放射のパワーに基づいて、強度データを決定することと、
b)強度データを使用して、ローカル点群に関する第1の強度記述子を計算することと、
c)複数の事前に計算された第2の強度記述子を読み出すことであって、該複数の事前に計算された第2の強度記述子は、それぞれが3D環境のマップの個別の部分と関連付けられる、ことと、
d)第1の強度記述子と第2の強度記述子のうちの少なくともいくつかとを比較することと、
e)少なくとも部分的に、比較の結果に従って、マップに対する場所を決定することと
を含む、方法を提供することを模索する。
a)ローカル点群を複数の空間的に分散されたローカル点群セグメントに分割することと、
b)各ローカル点群セグメントに対し、ローカル点群セグメント内の強度データの分布に関する統計的測定値に基づいて、第1の強度記述子セグメントを計算することと、
c)各第1の強度記述子セグメントを使用して、第1の強度記述子を計算することと
によって行われる。
a)複数の同心球状領域と、
b)八分空間にセグメント化された少なくとも2つの同心球状領域と
のうちの少なくとも1つを含む。
a)第1の強度記述子と第2の強度記述子を比較することであって、該第1の強度記述子と第2の強度記述子を比較することは、
i)第1の強度記述子セグメントと第2の強度記述子セグメントとを比較することと、
ii)比較の結果に基づいて、類似性値を決定することと
によって行われる、ステップと、
b)類似性値に基づいて、1つ以上の第2の強度記述子を選択することと
を含む。
a)第1の強度記述子と第2の強度記述子との間の各比較に対し、
i)第2の強度記述子の複数の相対的配向を決定すること、
ii)第2の強度記述子の複数の相対的配向の各々に対し、第1の強度記述子セグメントと第2の強度記述子セグメントとを比較することと、
b)各配向に対し、類似性値を決定することと、
c)最小類似性値を決定することと
を含む。
a)マップの部分の潜在的場所としてのランク付けに基づいて、選択されたマップの少なくとも一部を使用して、サブマップを生成することと、
b)幾何学的認識をサブマップ内で実施することと
を含む。
a)ローカル特徴点をローカル点群から抽出することと、
b)各ローカル特徴点に対し、ローカル幾何学的記述子を計算することと、
c)サブマップ内に含まれるマップの部分と関連付けられたサブマップ特徴点を使用して計算された事前に計算されたサブマップ幾何学的記述子を読み出すことと、
d)ローカル幾何学的記述子とサブマップ幾何学的記述子との間の対応を決定することと、
e)幾何学的一貫性に基づいて、対応をクラスタ化し、1つ以上の候補クラスタを形成することと、
f)各候補クラスタに対し、変換を決定することと
によって行われる。
a)最高数の対応を有する候補クラスタを選択することと、
b)選択された候補クラスタ内の対応の数を第1の閾値と比較することと、
c)i)対応の数が第1の閾値を下回る場合、選択された候補クラスタが偽マッチングであることを決定すること、および
ii)対応の数が第1の閾値を上回る場合、選択された候補クラスタが最も可能性が高い場所を示すことを決定することと
のうちの少なくとも1つと
を含む。
a)ローカルおよびサブマップ点群が整合される程度を示す適合性スコアを決定することと、
b)適合性スコアを第2の閾値と比較することと、
c)比較の結果に応じて、場所を選択的に照合することと
を含む。
a)対応の数が第1の閾値を下回ることと、
b)適合性スコアが第2の閾値を上回ることと
のうちの1つの場合に行われる。
a)サブマップ内に含まれている潜在的場所の数を決定することと、
b)i)潜在的場所の数が定義された最大値に到達した場合、位置特定方法を終了することと、
ii)潜在的場所の数が定義された最大値を下回る場合、サブマップのサイズを増加させることと
のうちの少なくとも1つと
を含む。
a)定常走査と、
b)モバイルロボットまたは自律車両と関連付けられたウェイクアップ走査と、
c)ループ閉鎖走査と
のうちの少なくとも1つである。
a)少なくとも1つのレーザセンサによって実施されるローカル走査から、少なくとも部分的に、ローカル走査から取得されるローカル点群内の点から少なくとも1つのレーザセンサに返される放射のパワーに基づいて、強度データを決定することと、
b)強度データを使用して、ローカル点群に関する第1の強度記述子を計算することと、
c)複数の事前に計算された第2の強度記述子を読み出すことであって、該複数の事前に計算された第2の強度記述子は、それぞれが3D環境のマップの個別の部分と関連付けられる、ことと、
d)第1の強度記述子と第2の強度記述子のうちの少なくともいくつかとを比較することと、
e)少なくとも部分的に、比較の結果に従って、マップに対する場所を決定することと
を行うように構成される、システムを提供することを模索する。
例えば、本願は以下の項目を提供する。
(項目1)
3次元(3D)環境内で位置特定を実施する際に使用するための方法であって、前記方法は、1つ以上の電子処理デバイスにおいて、
a)少なくとも1つのレーザセンサによって実施されるローカル走査から、少なくとも部分的に、前記ローカル走査から取得されるローカル点群内の点から前記少なくとも1つのレーザセンサに返される放射のパワーに基づいて、強度データを決定することと、
b)前記強度データを使用して、前記ローカル点群に関する第1の強度記述子を計算することと、
c)複数の事前に計算された第2の強度記述子を読み出すことであって、前記複数の事前に計算された第2の強度記述子は、それぞれが前記3D環境のマップの個別の部分と関連付けられる、ことと、
d)前記第1の強度記述子と前記第2の強度記述子のうちの少なくともいくつかとを比較することと、
e)少なくとも部分的に、前記比較の結果に従って、前記マップに対する場所を決定することと
を含む、方法。
(項目2)
前記方法は、前記1つ以上の電子処理デバイスにおいて、前記ローカル点群内の強度データの分布に関する少なくとも1つの統計的測定値に基づいて、前記第1の強度記述子を計算することを含む、項目1に記載の方法。
(項目3)
前記方法は、前記1つ以上の電子処理デバイスにおいて、前記第1の強度記述子を計算することを含み、前記第1の強度記述子を計算することは、
a)前記ローカル点群を複数の空間的に分散されたローカル点群セグメントに分割することと、
b)各ローカル点群セグメントに対し、前記ローカル点群セグメント内の強度データの分布に関する統計的測定値に基づいて、第1の強度記述子セグメントを計算することと、
c)各第1の強度記述子セグメントを使用して、前記第1の強度記述子を計算することと
によって行われる、項目2に記載の方法。
(項目4)
前記統計的測定値は、複数の強度値のそれぞれの周波数の分布を示す、項目2または項目3に記載の方法。
(項目5)
前記ローカル点群セグメントは、少なくとも部分的に、球状構造を有する、項目4に記載の方法。
(項目6)
前記ローカル点群セグメントは、
a)複数の同心球状領域と、
b)八分空間にセグメント化された少なくとも2つの同心球状領域と
のうちの少なくとも1つを含む、項目5に記載の方法。
(項目7)
外側球状領域の半径は、前記センサの距離に基づいており、1つ以上の内側球状領域の半径は、各球状領域が類似数のローカル点群点を含有するように選択される、項目6に記載の方法。
(項目8)
前記第2の強度記述子は、前記3D環境のマップに対応する点群内の点と関連付けられた強度データを使用して、事前に計算され、前記強度データは、少なくとも部分的に、前記3D環境の事前に実施された走査内の前記点群内の点から前記少なくとも1つのレーザセンサに返される放射のパワーに基づいている、前記項目のいずれか1項に記載の方法。
(項目9)
各第2の強度記述子は、前記マップの個別の部分に対応する前記点群の一部の点群セグメントに関して取得される第2の強度記述子セグメントを含む、項目8に記載の方法。
(項目10)
前記複数の第2の強度記述子は、データ記憶装置内に記憶され、前記方法は、前記1つ以上の電子処理デバイスにおいて、前記複数の第2の強度記述子を前記データ記憶装置から読み出すことを含む、項目9に記載の方法。
(項目11)
前記方法は、前記1つ以上の電子処理デバイスにおいて、
a)前記第1の強度記述子を第2の強度記述子と比較することであって、前記第1の強度記述子を第2の強度記述子と比較することは、
i)前記第1の強度記述子セグメントと前記第2の強度記述子セグメントとを比較することと、
ii)前記比較の結果に基づいて、類似性値を決定することと
によって行われる、ことと、
b)前記類似性値に基づいて、1つ以上の第2の強度記述子を選択することと
を含む、項目9または項目10に記載の方法。
(項目12)
前記方法は、前記1つ以上の電子処理デバイスにおいて、
a)前記第1の強度記述子と第2の強度記述子との間の各比較に対し、
i)前記第2の強度記述子の複数の相対的配向を決定することと、
ii)前記第2の強度記述子の複数の相対的配向の各々に対し、前記第1の強度記述子セグメントと前記第2の強度記述子セグメントとを比較することと、
b)各配向に対し、類似性値を決定することと、
c)最小類似性値を選択することと
を含む、項目11に記載の方法。
(項目13)
前記方法は、前記1つ以上の電子処理デバイスにおいて、前記第1の強度記述子と個別の第2の強度記述子との間の類似性値を使用して、前記マップの部分を潜在的場所としてランク付けすることを含む、項目11または項目12に記載の方法。
(項目14)
前記方法は、前記1つ以上の電子処理デバイスにおいて、
a)前記マップの部分の潜在的場所としてのランク付けに基づいて選択された前記マップの少なくとも一部を使用して、サブマップを生成することと、
b)幾何学的認識を前記サブマップ内で実施することと
を含む、項目13に記載の方法。
(項目15)
前記方法は、前記1つ以上の電子処理デバイスにおいて、前記幾何学的認識を実施することを含み、前記幾何学的認識を実施することは、
a)ローカル特徴点を前記ローカル点群から抽出することと、
b)各ローカル特徴点に対し、ローカル幾何学的記述子を計算することと、
c)前記サブマップ内に含まれる前記マップの部分と関連付けられたサブマップ特徴点を使用して計算された事前に計算されたサブマップ幾何学的記述子を読み出すことと、
d)ローカル幾何学的記述子とサブマップ幾何学的記述子との間の対応を決定することと、
e)幾何学的一貫性に基づいて、対応をクラスタ化し、1つ以上の候補クラスタを形成することと、
f)各候補クラスタに対し、変換を決定することと
によって行われる、項目14に記載の方法。
(項目16)
前記方法は、前記1つ以上の電子処理デバイスにおいて、
a)最高数の対応を有する候補クラスタを選択することと、
b)前記選択された候補クラスタ内の対応の数を第1の閾値と比較することと、
c)i)対応の数が前記第1の閾値を下回る場合、前記選択された候補クラスタが偽マッチングであることを決定すること、および
ii)対応の数が前記第1の閾値を上回る場合、前記選択された候補クラスタが最も可能性が高い場所を示すことを決定すること
のうちの少なくとも1つと
を含む、項目15に記載の方法。
(項目17)
最も可能性が高い場所を示す前記候補クラスタに関して、前記方法は、前記1つ以上の電子処理デバイスにおいて、前記変換を精緻化し、前記ローカル点群と前記サブマップと関連付けられたサブマップ点群とを整合させることを含む、項目16に記載の方法。
(項目18)
前記方法は、前記1つ以上の電子処理デバイスにおいて、反復最近傍点(ICP)を前記ローカルおよびサブマップ点群の少なくとも一部上で実施し、前記変換を精緻化し、姿勢を決定することを含む、項目17に記載の方法。
(項目19)
前記方法は、前記1つ以上の電子処理デバイスにおいて、
a)前記ローカルおよびサブマップ点群が整合される程度を示す適合性スコアを決定することと、
b)前記適合性スコアを第2の閾値と比較することと、
c)前記比較の結果に応じて、前記場所を選択的に照合することと
を含む、項目18に記載の方法。
(項目20)
前記方法は、前記1つ以上の電子処理デバイスにおいて、新しいサブマップを生成することを含み、前記新しいサブマップを生成することは、
a)対応の数が前記第1の閾値を下回ることと、
b)前記適合性スコアが前記第2の閾値を上回ることと
のうちの1つの場合に行われる、項目19に記載の方法。
(項目21)
前記方法は、前記1つ以上の電子処理デバイスにおいて、少なくとも部分的に、前記マップの部分の潜在的場所としてのランク付けに基づいて選択された前記マップの他の部分を使用して、新しいサブマップを生成することを含む、項目20に記載の方法。
(項目22)
前記方法は、前記1つ以上の処理デバイスにおいて、
a)前記サブマップ内に含まれている潜在的場所の数を決定することと、
b)i)潜在的場所の数が定義された最大値に到達した場合、前記位置特定方法を終了することと、
ii)潜在的場所の数が前記定義された最大値を下回る場合、前記サブマップのサイズを増加させることと
のうちの少なくとも1つと
を含む、項目21に記載の方法。
(項目23)
前記ローカル走査は、
a)定常走査と、
b)モバイルロボットまたは自律車両と関連付けられたウェイクアップ走査と、
c)ループ閉鎖走査と
のうちの少なくとも1つである、前記項目のいずれか1項に記載の方法。
(項目24)
前記少なくとも1つのレーザセンサは、光結像検出および測距(LiDAR)センサである、前記項目のいずれか1項に記載の方法。
(項目25)
前記マップの部分は、マッピング軌道に沿って前記マップから抽出される、前記項目のいずれか1項に記載の方法。
(項目26)
前記マッピング軌道は、事前に定義された長さのセグメントに分割され、前記マップの各部分は、前記マッピング軌道の個別のセグメントに沿って進行されるにつれて前記少なくとも1つのセンサから取得される点群として定義される、項目25に記載の方法。
(項目27)
3次元(3D)環境内で位置特定を実施する際に使用するためのシステムであって、前記システムは、1つ以上の電子処理デバイスを含み、前記1つ以上の電子処理デバイスは、
a)少なくとも1つのレーザセンサによって実施されるローカル走査から、少なくとも部分的に、前記ローカル走査から取得されるローカル点群内の点から前記少なくとも1つのレーザセンサに返される放射のパワーに基づいて、強度データを決定することと、
b)前記強度データを使用して、前記ローカル点群に関する第1の強度記述子を計算することと、
c)複数の事前に計算された第2の強度記述子を読み出すことであって、前記複数の事前に計算された第2の強度記述子は、それぞれが前記3D環境のマップの個別の部分と関連付けられる、ことと、
d)前記第1の強度記述子と前記第2の強度記述子のうちの少なくともいくつかとを比較することと、
e)少なくとも部分的に、前記比較の結果に従って、前記マップに対する場所を決定することと
を行うように構成される、システム。
(項目28)
前記システムは、前記ローカル走査を実施するように構成される少なくとも1つのレーザセンサを含む、項目27に記載のシステム。
(項目29)
前記少なくとも1つのセンサは、光結像検出および測距(LiDAR)センサである、項目28に記載のシステム。
(項目30)
前記システムはさらに、前記複数の第2の強度記述子を含有するデータ記憶装置を含み、前記データ記憶装置は、前記複数の第2の強度記述子を読み出すために、1つ以上の電子処理デバイスによってアクセス可能である、項目27-29のいずれか1項に記載のシステム。
(項目31)
前記少なくとも1つのレーザセンサ、1つ以上の電子処理デバイス、およびデータ記憶装置は、モバイルロボットまたは自律車両にオンボードで位置する、項目27または項目30に記載のシステム。
(実験および検証)
Claims (21)
- 3次元(3D)環境内で位置特定を実行する際に使用される方法であって、前記方法は、1つ以上の電子処理デバイスにおいて、
a)少なくとも1つのレーザセンサによって実行されるローカル走査から、前記ローカル走査から取得されるローカル点群内の点から前記少なくとも1つのレーザセンサに返される放射のパワーに少なくとも部分的に基づいて、強度データを決定することと、
b)前記強度データを使用して、前記ローカル点群に関する第1の強度記述子を計算することであって、前記第1の強度記述子は、ローカル点群全体に関する単一の記述子に対応する、ことと、
c)事前に計算された複数の第2の強度記述子を読み出すことであって、前記複数の第2の強度記述子のそれぞれは、前記3D環境のマップの個別の部分に関連付けられた点群に関する単一のグローバル記述子に対応する、ことと、
d)前記第1の強度記述子と前記複数の第2の強度記述子のうちの少なくともいくつかとを比較することと、
e)前記比較の結果に少なくとも部分的に従って、前記マップに対する前記少なくとも1つのレーザセンサの場所を決定することと
を含み、
前記少なくとも1つのレーザセンサは、光結像検出および測距(LiDAR)センサである、方法。 - 前記方法は、前記1つ以上の電子処理デバイスにおいて、前記ローカル点群内の強度データの分布のヒストグラムに基づいて、前記第1の強度記述子を計算することを含む、請求項1に記載の方法。
- 前記方法は、前記1つ以上の電子処理デバイスにおいて、前記第1の強度記述子を計算することを含み、前記第1の強度記述子を計算することは、
a)前記ローカル点群を空間的に分散された複数のローカル点群セグメントに分割することと、
b)各ローカル点群セグメントに対して、第1の強度記述子セグメントを計算することであって、前記第1の強度記述子セグメントは、前記各ローカル点群セグメント内の強度データの分布のヒストグラムを含むデータである、ことと、
c)各第1の強度記述子セグメントを使用して、前記第1の強度記述子を計算することと
によって行われる、請求項2に記載の方法。 - 前記複数のローカル点群セグメントは、少なくとも部分的に球状構造を有する、請求項3に記載の方法。
- 前記複数のローカル点群セグメントは、
a)複数の同心球状領域と、
b)八分空間にセグメント化された少なくとも2つの同心球状領域と
のうちの少なくとも1つを含む、請求項4に記載の方法。 - 外側球状領域の半径は、前記少なくとも1つのレーザセンサの距離に基づいており、1つ以上の内側球状領域の半径は、各球状領域が類似数のローカル点群点を含有するように選択される、請求項5に記載の方法。
- 前記複数の第2の強度記述子は、前記3D環境の前記マップに対応する点群内の点に関連付けられた強度データを使用して、事前に計算され、前記強度データは、前記3D環境の事前に実行された走査内の前記点群内の点から前記少なくとも1つのレーザセンサに返される放射のパワーに少なくとも部分的に基づいている、請求項3~6のいずれか1項に記載の方法。
- 各第2の強度記述子は、前記マップの個別の部分に対応する前記点群の一部の点群セグメントに関して取得される第2の強度記述子セグメントを含む、請求項7に記載の方法。
- 前記複数の第2の強度記述子は、データ記憶装置内に記憶され、前記方法は、前記1つ以上の電子処理デバイスにおいて、前記複数の第2の強度記述子を前記データ記憶装置から読み出すことを含む、請求項8に記載の方法。
- 前記方法は、前記1つ以上の電子処理デバイスにおいて、
a)前記第1の強度記述子と第2の強度記述子とを比較することであって、前記第1の強度記述子と第2の強度記述子とを比較することは、
i)前記第1の強度記述子セグメントと前記第2の強度記述子セグメントとを比較することと、
ii)前記比較の結果に基づいて、類似性値を決定することと
によって行われる、ことと、
b)前記類似性値に基づいて、1つ以上の第2の強度記述子を選択することと
を含む、請求項8または請求項9に記載の方法。 - 前記方法は、前記1つ以上の電子処理デバイスにおいて、
a)前記第1の強度記述子と第2の強度記述子との間の各比較に対して、
i)前記第2の強度記述子の複数の相対的配向を決定することと、
ii)前記第2の強度記述子の複数の相対的配向の各々に対して、前記第1の強度記述子セグメントと前記第2の強度記述子セグメントとを比較することと、
b)各配向に対して、類似性値を決定することと、
c)最小類似性値を選択することと
を含む、請求項10に記載の方法。 - 前記方法は、前記1つ以上の電子処理デバイスにおいて、前記第1の強度記述子と個別の第2の強度記述子との間の類似性値を使用して、前記マップの部分を潜在的場所としてランク付けすることを含む、請求項10または請求項11に記載の方法。
- 前記方法は、前記1つ以上の電子処理デバイスにおいて、
a)前記マップの部分の潜在的場所としてのランク付けに基づいて選択された前記マップの少なくとも一部を使用して、サブマップを生成することと、
b)幾何学的認識を前記サブマップ内で実行することと
を含む、請求項12に記載の方法。 - 前記方法は、前記1つ以上の電子処理デバイスにおいて、前記幾何学的認識を実行することを含み、前記幾何学的認識を実行することは、
a)複数のローカル特徴点を前記ローカル点群から抽出することと、
b)各ローカル特徴点に対して、ローカル幾何学的記述子を計算することと、
c)前記サブマップ内に含まれる前記マップの部分に関連付けられた複数のサブマップ特徴点を使用して計算された事前に計算された複数のサブマップ幾何学的記述子を読み出すことと、
d)ローカル幾何学的記述子とサブマップ幾何学的記述子との間の対応を決定することと、
e)幾何学的一貫性に基づいて、対応をクラスタ化することにより、1つ以上の候補クラスタを形成することと、
f)各候補クラスタに対して、変換を決定することと
によって行われる、請求項13に記載の方法。 - 前記方法は、前記1つ以上の電子処理デバイスにおいて、
a)最高数の対応を有する候補クラスタを選択することと、
b)前記選択された候補クラスタ内の対応の数と第1の閾値とを比較することと、
c)i)対応の数が前記第1の閾値を下回る場合、前記選択された候補クラスタが偽マッチングであることを決定すること、および
ii)対応の数が前記第1の閾値を上回る場合、前記選択された候補クラスタが最も可能性が高い場所を示すことを決定すること
のうちの少なくとも1つと
を含む、請求項14に記載の方法。 - 最も可能性が高い場所を示す前記候補クラスタに関して、前記方法は、前記1つ以上の電子処理デバイスにおいて、前記変換を精緻化することにより、前記ローカル点群と前記サブマップに関連付けられたサブマップ点群とを整合させることを含む、請求項15に記載の方法。
- 前記方法は、前記1つ以上の電子処理デバイスにおいて、反復最近傍点(ICP)を前記ローカル点群および前記サブマップ点群の少なくとも一部に対して実行することにより、前記変換を精緻化し、かつ、姿勢を決定することを含む、請求項16に記載の方法。
- 前記方法は、前記1つ以上の電子処理デバイスにおいて、
a)前記ローカル点群および前記サブマップ点群が整合される程度を示す適合性スコアを決定することと、
b)前記適合性スコアと第2の閾値とを比較することと、
c)前記比較の結果に応じて、前記場所を選択的に照合することと
を含む、請求項17に記載の方法。 - 前記方法は、前記1つ以上の電子処理デバイスにおいて、新しいサブマップを生成することを含み、前記新しいサブマップを生成することは、
a)対応の数が前記第1の閾値を下回ることと、
b)前記適合性スコアが前記第2の閾値を上回ることと
のうちの1つの場合に行われる、請求項18に記載の方法。 - 前記方法は、前記1つ以上の電子処理デバイスにおいて、前記マップの部分の潜在的場所としてのランク付けに少なくとも部分的に基づいて選択された前記マップの他の部分を使用して、新しいサブマップを生成することを含む、請求項19に記載の方法。
- 3次元(3D)環境内で位置特定を実行する際に使用されるシステムであって、前記システムは、1つ以上の電子処理デバイスを含み、前記1つ以上の電子処理デバイスは、
a)少なくとも1つのレーザセンサによって実行されるローカル走査から、前記ローカル走査から取得されるローカル点群内の点から前記少なくとも1つのレーザセンサに返される放射のパワーに少なくとも部分的に基づいて、強度データを決定することと、
b)前記強度データを使用して、前記ローカル点群に関する第1の強度記述子を計算することであって、前記第1の強度記述子は、ローカル点群全体に関する単一の記述子に対応する、ことと、
c)事前に計算された複数の第2の強度記述子を読み出すことであって、前記複数の第2の強度記述子のそれぞれは、前記3D環境のマップの個別の部分に関連付けられた点群に関する単一のグローバル記述子に対応する、ことと、
d)前記第1の強度記述子と前記複数の第2の強度記述子のうちの少なくともいくつかとを比較することと、
e)前記比較の結果に少なくとも部分的に従って、前記マップに対する前記少なくとも1つのレーザセンサの場所を決定することと
を行うように構成されており、
前記少なくとも1つのレーザセンサは、光結像検出および測距(LiDAR)センサである、システム。
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