JP7266128B2 - 3次元マップ生成方法及びシステム - Google Patents
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Description
本発明は、3次元マップ生成方法及びシステムに関し、具体的には、建物、施設物、道路、歩道などで測位を行う場合に活用できる3次元マップを生成する方法及びシステムに関する。
図4は、本発明による3次元マップ生成方法を示すフローチャートである。
まず、図5及び図6に示すように、LiDAR SLAM131では、スキャンデータ(scan data)を用いて中間データ(intermediate data)を算出する。
ポイントクラウドの生成において、1つのノードで用いられるポイントクラウドデータの量を増やすために、複数、例えば2つのLiDARセンサで収集したポイントクラウドを組み合わせてもよい。ここで、異なるLiDAR座標系で表現されたポイントクラウドは、プラットフォーム座標系に変換されて互いに関連付けられる。
ここで、Lpは、LiDAR座標系で与えられたポイントクラウドでのポイントの位置であり、
[Rodom,todom]は、ポイントクラウドの基本時間とポイント取得時間間の相対的なプラットフォームポーズであり、ホイールオドメトリから計算され、
[RRL,tRL]は、プラットフォームからLiDARセンサまでの相対ポーズである。
歪みのない順次ポイントクラウドを用いて、推定された相対ポーズとしてグラフのエッジを設定することができる。しかし、順次ノード間の情報だけで累積されたポーズエラーを補償することは困難であるので、時間的には距離があるが空間的には隣接するノード間に追加エッジが算出され、ポーズグラフに追加されるようにしてもよい。
前述した過程により、推定されたプラットフォームのポーズは、各シーケンスに対して独立した座標系で表現される。例えば、図7の(a)を参照すると、第1シーケンスのデータセット141と第2シーケンスのデータセット142とはそれぞれ独立した座標系で表現される。この場合、図7の(b)のように、レジストレーション(registration)技術により、空間的に隣接するキーフレーム間の整合を行うことができる。より具体的には、異なるシーケンスでICP(Iterative Closest Point)アルゴリズムを用いて相対ポーズを算出するように、時間的には距離があるが空間的には隣接するノードを再び検索することができる。従来のグラフと算出された相対ポーズとが新たなグラフを形成し、グラフ最適化により単一の座標系で表現されたプラットフォームポーズを取得することができる。
図5及び図6に示すように、前記3次元構造データを生成するステップ(S113)は、特徴点をマッチングするステップ(S114)と、連続軌跡に変換するステップ(S115)と、ポーズ情報を算出するステップ(S116)とを含むようにしてもよい。
例えば、各画像毎に繰り返し可能で信頼できるR2D2(Reliable and Repeatable Detectors and Descriptors)特徴点が抽出される。その後、距離が近い画像対を用いて特徴点のマッチングが行われる。近い画像対を選択するために、2つの画像間の距離と視野角の差が閾値として設定されるようにしてもよい。
まず、センサ間のタイムスタンプの差を説明するために、SE(3)で各プラットフォームの軌跡は連続3次スプラインで表現する。具体的には、前記移動軌跡を連続3次スプラインで表現してポーズエラーを定義することにより、地図最適化を行う。
前述したように、本発明において、データ整合は、相対ポーズを推定する方法でSFM132で行うこともできる。そのために、図8に示すように、特徴点をマッチングするステップ(S114)の後に相対ポーズを推定するステップ(S118)を行うようにしてもよい。
110 収集装置
111 駆動部
112 センシング部
112a LiDARセンサ
112b 第1LiDARセンサ
112c 第2LiDARセンサ
112d カメラセンサ
112e 据付台
113 通信部
120 マッピング装置
121 制御部
122 通信部
123 保存部
Claims (15)
- 収集装置に備えられるLiDARセンサ及びカメラセンサを用いて空間の空間データ及び画像データをそれぞれ収集するステップと、
前記空間データを用いて前記LiDARセンサの移動軌跡を推定するステップと、
前記画像データ及び前記移動軌跡を入力データとして用いてSFM(Structure-From-Motion)をベースとして前記空間に関する3次元構造データを生成するステップとを含むことを特徴とする3次元マップ生成方法。 - 前記収集するステップにおいては、前記LiDARセンサを用いたLiDAR SLAM(Simultaneous Localization and Mapping)により前記空間データ及び前記画像データを収集することを特徴とする請求項1に記載の3次元マップ生成方法。
- 前記LiDAR SLAMの出力データは、前記画像データ及び前記移動軌跡を備え、
前記LiDAR SLAM及び前記SFMがパイプラインを形成するように、前記出力データが前記入力データとして用いられることを特徴とする請求項2に記載の3次元マップ生成方法。 - 前記3次元構造データを生成するステップは、
前記画像データから特徴点を抽出し、画像間で前記特徴点をマッチングするステップと、
前記移動軌跡を連続軌跡(Continuous Trajectory)に変換するステップと、
前記連続軌跡に基づいて前記画像データのポーズ情報を算出するステップとを含むことを特徴とする請求項1に記載の3次元マップ生成方法。 - 前記画像データのポーズ情報が前記連続軌跡に整合するように、前記移動軌跡は、連続時間軌跡(Continuous-Time Trajectory)としてモデリングされることを特徴とする請求項4に記載の3次元マップ生成方法。
- 前記生成された3次元構造データは、前記SFMの出力データとして、前記ポーズ情報が算出された画像及びポイントクラウドデータを備えることを特徴とする請求項4に記載の3次元マップ生成方法。
- 前記3次元構造データを生成するステップにおいては、
前記移動軌跡を連続3次スプライン(continuous cubic Spline)で表現してポーズエラーを定義することにより、地図最適化を行うことを特徴とする請求項1に記載の3次元マップ生成方法。 - 前記生成された3次元構造データを用いて画像の深度情報を推定して深度マップを生成するステップをさらに含むことを特徴とする請求項1に記載の3次元マップ生成方法。
- 前記推定された移動軌跡は、単一の地域で複数のデータとして算出され、
前記複数のデータの整合を行うステップをさらに含むことを特徴とする請求項1に記載の3次元マップ生成方法。 - 前記複数のデータの整合が行われるように、前記移動軌跡間で座標系変換を推定するか、又は前記移動軌跡間の相対ポーズを推定することを特徴とする請求項9に記載の3次元マップ生成方法。
- LiDARセンサ及びカメラセンサを用いて空間の空間データ及び画像データをそれぞれ収集し、前記LiDARセンサの移動軌跡を推定するステップと、
前記画像データから特徴点を抽出し、画像間で前記特徴点をマッチングするステップと、
前記移動軌跡を連続軌跡(Continuous Trajectory)に変換し、前記連続軌跡に基づいて前記特徴点及び前記画像データのポーズ情報を最適化して前記空間の3次元特徴点マップを生成するステップとを含むことを特徴とする3次元マップ生成方法。 - 前記3次元特徴点マップを生成するステップにおいては、
前記移動軌跡を連続3次スプライン(continuous cubic Spline)で表現してポーズエラーを定義することにより、地図最適化を行うことを特徴とする請求項11に記載の3次元マップ生成方法。 - 前記画像データ及び前記移動軌跡は、LiDAR SLAM(Simultaneous Localization and Mapping)の出力データとして出力され、
前記3次元特徴点マップは、前記画像データ及び前記移動軌跡を入力データとして用いてSFM(Structure-From-Motion)をベースとして生成されることを特徴とする請求項11に記載の3次元マップ生成方法。 - LiDARセンサ及びカメラセンサを備える収集装置と、
前記収集装置を用いて空間の3次元特徴点マップを生成するマッピング装置とを含み、
前記収集装置は、前記LiDARセンサ及び前記カメラセンサを用いて前記空間の空間データ及び画像データをそれぞれ収集し、
前記マッピング装置は、前記空間データを用いて前記LiDARセンサの移動軌跡を推定し、前記画像データ及び前記移動軌跡を入力データとして用いてSFM(Structure-From-Motion)をベースとして前記空間に関する3次元構造データを生成することを特徴とするマップ生成システム。 - 電子機器で1つ以上のプロセスにより実行され、コンピュータ可読媒体に格納可能なプログラムであって、
前記プログラムは、
収集装置に備えられるLiDARセンサ及びカメラセンサを用いて空間の空間データ及び画像データをそれぞれ収集するステップと、
前記空間データを用いて前記LiDARセンサの移動軌跡を推定するステップと、
前記画像データ及び前記移動軌跡を入力データとして用いてSFM(Structure-From-Motion)をベースとして前記空間に関する3次元構造データを生成するステップとを実行させるコマンドを含むことを特徴とするコンピュータ可読媒体に格納可能なプログラム。
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