针对果园管理数字化程度低、构建方法较为单一等问题,本研究提出了一种基于激光点云的三维虚拟果园构建方法。首先采用手持式三维点云采集设备(3D-BOX)结合即时定位与地图构建-激光测距与测绘(Simultaneous Localization and Mapping-Li...针对果园管理数字化程度低、构建方法较为单一等问题,本研究提出了一种基于激光点云的三维虚拟果园构建方法。首先采用手持式三维点云采集设备(3D-BOX)结合即时定位与地图构建-激光测距与测绘(Simultaneous Localization and Mapping-Lidar Odometry and Mapping,SLAM-LOAM)算法获取果园点云数据集;然后通过统计滤波算法完成点云数据离群点与噪声点的去除,并结合布料模拟算法(Cloth Simula⁃tion Filtering,CSF)与DBSCAN(Density-Based Spatial Clustering of Applications with Noise)聚类算法,实现地面去除与果树聚类分割,进而使用VoxelGrid滤波器降采样;最后利用Unity3D引擎,构建虚拟果园漫游场景,将作业机械的实时GPS(Global Positioning System)数据从WGS-84坐标系转换为高斯投影平面坐标系,并通过LineRenderer显示实时轨迹,实现作业机械运动轨迹控制与作业轨迹的可视化展示。为验证虚拟果园构建方法的有效性,在海棠果园与芒果园开展果园构建方法测试。结果表明,所提出的点云数据处理方法对海棠果树与芒果树聚类分割的准确率分别达到了95.3%与98.2%;通过与实际芒果园的果树行距、株距对比,虚拟芒果园的平均行间误差约为3.5%,平均株间误差约为6.6%。并且将Unity3D构建出的虚拟果园与实际果园相比,该方法能够有效复现果园三维实际情况,得到了较好的可视化效果,为果园的数字化建模与管理提供了一种技术方案。展开更多
针对激光雷达SLAM(Simultaneous Localization and Mapping)算法定位精确度不高且鲁棒性较差的问题,文中提出了一种融合IMU(Inertial Measurement Unit)数据到三维点云配准过程的SLAM方法。在LeGO-LOAM(Lightweight and Ground-Optimize...针对激光雷达SLAM(Simultaneous Localization and Mapping)算法定位精确度不高且鲁棒性较差的问题,文中提出了一种融合IMU(Inertial Measurement Unit)数据到三维点云配准过程的SLAM方法。在LeGO-LOAM(Lightweight and Ground-Optimized Lidar Odometry and Mapping on Variable Terrain)算法的研究基础上,在地面点提取环节引入IMU数据,将点云映射到世界坐标系下,减小载体抖动对地面点提取的影响。利用IMU输出信息消除点云由于载体运动产生的畸变,增强算法的鲁棒性。使用三点聚类法对一帧点云进行聚类分析,减少杂点的干扰,加快点云配准过程,提高了算法定位精度;同时引入闭环检测,减小匹配过程中的累积误差,得到全局最优解。结果表明,在大型户外干扰较多的环境中,改进SLAM算法减少了求解得到的轨迹波动,提升了点云配准精度,增强了算法的鲁棒性。展开更多
基于LiDAR和SLAM(simultaneous localization and mapping)的LeGO-LOAM算法在低分辨率的LiDAR设备上,由于LiDAR数据的运动畸变、采样的地面数据稀疏等问题,存在重力矢量漂移现象和严重的高程估计误差。为了改善这一点,LeGO-LOAM改进算...基于LiDAR和SLAM(simultaneous localization and mapping)的LeGO-LOAM算法在低分辨率的LiDAR设备上,由于LiDAR数据的运动畸变、采样的地面数据稀疏等问题,存在重力矢量漂移现象和严重的高程估计误差。为了改善这一点,LeGO-LOAM改进算法引入了一种LiDAR和IMU(inertial measurement unit)紧耦合的方式。通过IMU估计运动状态,消除LiDAR数据的运动畸变,并使用IMU数据构建联合优化函数,约束位置姿态估计的重力方向。实验结果表明,这种方法有效抑制了LeGO-LOAM算法的重力矢量漂移,高程估计精度和高速状态下的定位精度均有显著提升。展开更多
同步定位与构图(simultaneous localization and mapping,SLAM)使机器人可快速构建场景地图并确定自身位置,是室内定位与导航的基本模块。依此设计实现一种使用2D激光传感器进行室内数据采集的3D激光SLAM系统,具有成本低、易携带、可拓...同步定位与构图(simultaneous localization and mapping,SLAM)使机器人可快速构建场景地图并确定自身位置,是室内定位与导航的基本模块。依此设计实现一种使用2D激光传感器进行室内数据采集的3D激光SLAM系统,具有成本低、易携带、可拓展等特点。该系统基于室内平面和相邻面交线为特征,利用鲁棒的特征匹配进行特征关联,通过分级位姿优化策略,逐步优化位姿轨迹,解决了低成本采集设备数据量小、频率低、帧内变形大的问题,实现低成本、低漂移的室内激光SLAM技术。最后通过定性定量的对比实验验证该系统模块的有效性和普适性。展开更多
文摘针对果园管理数字化程度低、构建方法较为单一等问题,本研究提出了一种基于激光点云的三维虚拟果园构建方法。首先采用手持式三维点云采集设备(3D-BOX)结合即时定位与地图构建-激光测距与测绘(Simultaneous Localization and Mapping-Lidar Odometry and Mapping,SLAM-LOAM)算法获取果园点云数据集;然后通过统计滤波算法完成点云数据离群点与噪声点的去除,并结合布料模拟算法(Cloth Simula⁃tion Filtering,CSF)与DBSCAN(Density-Based Spatial Clustering of Applications with Noise)聚类算法,实现地面去除与果树聚类分割,进而使用VoxelGrid滤波器降采样;最后利用Unity3D引擎,构建虚拟果园漫游场景,将作业机械的实时GPS(Global Positioning System)数据从WGS-84坐标系转换为高斯投影平面坐标系,并通过LineRenderer显示实时轨迹,实现作业机械运动轨迹控制与作业轨迹的可视化展示。为验证虚拟果园构建方法的有效性,在海棠果园与芒果园开展果园构建方法测试。结果表明,所提出的点云数据处理方法对海棠果树与芒果树聚类分割的准确率分别达到了95.3%与98.2%;通过与实际芒果园的果树行距、株距对比,虚拟芒果园的平均行间误差约为3.5%,平均株间误差约为6.6%。并且将Unity3D构建出的虚拟果园与实际果园相比,该方法能够有效复现果园三维实际情况,得到了较好的可视化效果,为果园的数字化建模与管理提供了一种技术方案。
文摘针对激光雷达SLAM(Simultaneous Localization and Mapping)算法定位精确度不高且鲁棒性较差的问题,文中提出了一种融合IMU(Inertial Measurement Unit)数据到三维点云配准过程的SLAM方法。在LeGO-LOAM(Lightweight and Ground-Optimized Lidar Odometry and Mapping on Variable Terrain)算法的研究基础上,在地面点提取环节引入IMU数据,将点云映射到世界坐标系下,减小载体抖动对地面点提取的影响。利用IMU输出信息消除点云由于载体运动产生的畸变,增强算法的鲁棒性。使用三点聚类法对一帧点云进行聚类分析,减少杂点的干扰,加快点云配准过程,提高了算法定位精度;同时引入闭环检测,减小匹配过程中的累积误差,得到全局最优解。结果表明,在大型户外干扰较多的环境中,改进SLAM算法减少了求解得到的轨迹波动,提升了点云配准精度,增强了算法的鲁棒性。
文摘同步定位与构图(simultaneous localization and mapping,SLAM)使机器人可快速构建场景地图并确定自身位置,是室内定位与导航的基本模块。依此设计实现一种使用2D激光传感器进行室内数据采集的3D激光SLAM系统,具有成本低、易携带、可拓展等特点。该系统基于室内平面和相邻面交线为特征,利用鲁棒的特征匹配进行特征关联,通过分级位姿优化策略,逐步优化位姿轨迹,解决了低成本采集设备数据量小、频率低、帧内变形大的问题,实现低成本、低漂移的室内激光SLAM技术。最后通过定性定量的对比实验验证该系统模块的有效性和普适性。
