[1]贾丙佳,李平.稀疏激光扫描点的自主移动机器人地图创建[J].华侨大学学报(自然科学版),2021,42(2):251-258.[doi:10.11830/ISSN.1000-5013.202005019]
　JIA Bingjia,LI Ping.Map Creation of Autonomous Mobile Robot Using Sparse Laser Scanning Points[J].Journal of Huaqiao University(Natural Science),2021,42(2):251-258.[doi:10.11830/ISSN.1000-5013.202005019]
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稀疏激光扫描点的自主移动机器人地图创建()
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《华侨大学学报（自然科学版）》[ISSN:1000-5013/CN:35-1079/N]

卷:
第42卷
期数:
2021年第2期
页码:
251-258
栏目:
出版日期:
2021-03-20

文章信息/Info

Title:
Map Creation of Autonomous Mobile Robot Using Sparse Laser Scanning Points
文章编号:
1000-5013(2021)02-0251-08
作者:
贾丙佳;  李平
华侨大学 信息科学与工程学院, 福建 厦门 361021
Author(s):
JIA Bingjia;  LI Ping
College of Information Science and Engineering, Huaqiao University, Xiamen 361021, China
关键词:
激光雷达数据配准;  地图创建;  迭代最近点;  自主移动机器人
Keywords:
laser lidar data matching;  map creation;  iterative closest point;  autonomous mobile robot
分类号:
TP242
DOI:
10.11830/ISSN.1000-5013.202005019
文献标志码:
A
摘要:
在自主移动机器人实际地图创建中,针对迭代最近点(ICP)算法不符合一对一单映射关系的问题,提出一种稀疏扫描点的对应点对搜索方法.首先,在方向和位置上对相邻两次激光扫描点集进行粗配准;然后,对配准结果建立一种对应点对搜索机制,剔除无效对应点;最后,采用ICP算法对剩余数据进行精配准.结果表明:文中方法可有效处理无效对应点,提高算法的配准精度,在实际环境中具有准确性和有效性.
Abstract:
In the actual map creation of autonomous mobile robot, aiming at the problem that the iterative closest point(ICP)algorithm does not conform to the one-to-one mapping relationship, a corresponding point pair search method for sparse scanning points is proposed. Firstly, a coarse registration of the set of points between two adjacent laser scans in the orientation and position. Then, establish a corresponding point pair search mechanism for the registration result to eliminate invalid corresponding points. Finally, the ICP algorithm is applied to accurately register the remaining data. The experimental result shows that the proposed method can effectively deal with invalid corresponding points, improve the registration accuracy of the algorithm, and is accuracy and effectiveness in the actual environment.

参考文献/References:

[1] 钱晓明,张浩,王晓勇,等.基于激光扫描匹配的移动机器人相对定位技术研究[J].农业机械学报,2016,47(3):14-21.DOI:10.6041/j.issn.1000-1298.2016.03.003.
[2] SABET M T,DANIALI H R M,FATHI A R,et al.Experimental analysis of a low-cost dead reckoning navigation system for a land vehicle using a robust AHRS[J].Robotics and Autonomous System,2017,95(5):37-51.DOI:10.1016/j.robot.2017.05.010.
[3] 袁帅,李素芳,毛红民,等.基于超声波传感器的机器人室内环境重构[J].信息技术,2016,34(6):6-7.DOI:10.16661/j.cnki.1672-3791.2016.34.006.
[4] 程前,聂卓赟,方浩澄,等.单目视觉定位实现机器人跟踪的实验系统和控制方法[J].华侨大学学报(自然科学版),2019,40(4):542-548.DOI:10.11830/ISSN.1000-5013.201811038.
[5] 孟祥瑞.基于多线激光雷达的移动机器人环境感知与导航控制研究[D].北京:中国科学院大学,2018.
[6] 宗文鹏,李广云,李明磊,等.激光扫描匹配方法研究综述[J].中国光学,2018,11(6):914-930.DOI:10.3788/CO.20181106.0914.
[7] 李鑫.基于激光雷达的同时定位与建图方法研究[D].长沙:国防科学技术大学,2015.
[8] TIAR R,LKAROUF M,AZOUAOUI O.Fast ICP-slam for a Bi-steerable mobile robot in large environments[C]//IEEE International Workshop of Electronics,Control,Measurement,Signals and Their Application to Mechatronics.Liberec:IEEE Press,2015:611-616.DOI:10.1109/ECMSM.2015.7208683.
[9] COLAS F,SIEWART R.A review of point cloud registration algorithms for mobile robotics[M].Boston:Now Publishers Inc,2015.DOI:10.1561/2300000035.
[10] BESL P J,MCKAY N D.A method for registration of 3-D shapes[J].IEEE Transcations on Pattern Analysis and Machine Intelligence,1992,14(2):239-256.DOI:10.1109/34.121791.
[11] 胡加涛,吴晓红,何小海,等.一种基于几何特征由粗到细点云配准算法[J].科学技术与工程,2020,20(5):1947-1952.
[12] LEE D,YUN Y,HWANG Y,et al.2D grid map building using ICP algorithm and line extraction[C]//14th International Conference on Control,Automation and Systems.Seoul:IEEE Press,2014:852-855.DOI:10.1109/ICCAS.2014.6987899.
[13] 祝继华,郑南宁,袁择剑,等.基于ICP算法和粒子滤波的未知环境地图创建[J].自动化学报,2009,35(8):1107-1113.DOI:10.3724/SP.J.1004.2009.01107.
[14] 顾文华,周波,戴先中.基于ICP匹配算法的室内移动机器人定位[J].华中科技大学学报(自然科学版),2013,41(增刊1):262-266.DOI:10.13245/j.hust.2013.s1.069.
[15] POMERLEAU F,CLOAS F,SIEGWART R,et al.Comparing ICP variants on real-world data sets: Open source library and experimental protocol[J].Autonomous Robotics,2013,34(3):133-148.DOI:DOI: 10.1007/s10514-013-9327-2.
[16] 王君,高颖慧,王平,等.一种ICP改进算法[J].重庆理工大学学报(自然科学版),2011,25(10):71-76.DOI:10.3969/j.issn.1674-8425-B.2011.10.015.
[17] CENSI A.An ICP variant using a point-to-line metric[C]//IEEE International Conference on Robotics and Automation.Pasadena:IEEE Press,2008:19-25.DOI:10.1109/ROBOT.2008.4543181.
[18] 周波,钱堃,马旭东,等.基于集员估计的室内移动机器人多传感器融合定位[J].控制理论与应用,2017,34(4):541-550.DOI:10.7641/CTA.2017.60209.
[19] GENG Nan,MA Fufeng,YANG Huijun,et al.Neighboring constraint-based pairwise point cloud registration algorithm[J].Multimedia Tools and Applications,2015,75(24):1-18.DOI:10.1007/s11042-015-2941-6.
[20] 杨晶东,孙磊明,邵雨婕,等.一种有效的自主机器人迭代最近点定位算法[J].机械工程学报,2018,54(15):15-21.DOI:10.3901/JME.2018.15.015.
[21] 伍明.未知环境下移动机器人目标跟踪理论与方法[M].西安:西北工业大学出版社,2018.

备注/Memo

备注/Memo:
收稿日期: 2020-05-29
通信作者: 李平(1981-),女,副教授,博士,主要从事非线性系统与智能控制、复杂控制系统的研究.E-mail:pingping_1213@126.com.
基金项目: 国家自然科学基金资助项目(61603144); 福建省自然科学基金资助项目(2018J01095); 福建省高校产学合作科技重大项目(2013H6016); 华侨大学中青年教师科技创新资助计划项目(ZQN-PY509)
更新日期/Last Update: 2021-03-20