(57)【要約】【解決手段】本発明の例示的な実施形態によれば、グリッドマップを作成する方法、装置、およびコンピュータ読み取り可能な媒体を提供する。この方法は、取得したレーザ点群に基づいて、第１の解像度を有する第１のグリッドマップを作成するステップを含む。本方法は、第１グリッドマップ中のグリッドに対して合併を行って、第１の解像度よりも低い第２の解像度を有する第２のグリッドマップを作成するステップをさらに含む。また、本方法は、第１のグリッドマップと、第１のグリッドマップと第２のグリッドマップとの間の関連とを格納するステップをさらに含む。本発明の実施形態は、各種の解像度のグリッドマップを作成することにより、異なるレベルのナビゲーションや位置決めの要求を満たすことができる。また、本発明の実施形態は、単に解像度が最も高いグリッドマップと各レベルの地図の間の関連だけを格納することで、格納容量を削減することができる。【選択図】図２
2019120927.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
グリッドマップを作成する方法であって、
取得したレーザ点群に基づいて、第１の解像度を有する第１のグリッドマップを作成するステップと、
前記第１のグリッドマップ中のグリッドに対して合併を行って、前記第１の解像度よりも低い第２の解像度を有する第２のグリッドマップを作成するステップと、
前記第１のグリッドマップと、前記第１のグリッドマップと前記第２のグリッドマップとの間の関連と、を格納するステップを含むグリッドマップを作成する方法。
【請求項２】
請求項１において、
パルジンツリー空間インデックスを利用して、前記第１のグリッドマップと前記第２のグリッドマップとの間の前記関連を構築するステップをさらに含むグリッドマップを作成する方法。
【請求項３】
請求項１において、
前記第２のグリッドマップに関するデジタル地図請求に応じて、格納された前記関連と前記第１のグリッドマップを利用して、前記第２のグリッドマップを作成するステップをさらに含む、グリッドマップを作成する方法。
【請求項４】
請求項１において、
前記第２のグリッドマップ中のグリッドに対して合併を行って、前記第２の解像度よりも低い第３の解像度を有する第３のグリッドマップを作成するステップと、
前記第２のグリッドマップと前記第３のグリッドマップとの間の関連を格納するステップをさらに含むグリッドマップを作成する方法。
【請求項５】
請求項１において、
前記第１のグリッドマップを作成するステップは、
前記第１のグリッドマップ中の各グリッドの多次元属性を作成するステップを含み、
前記多次元属性は、グリッドが占用されたかどうかを示す占用属性の他に、平均反射率属性、色属性、密度属性及び曲率属性のうち少なくとも一つをさらに含むグリッドマップを作成する方法。
【請求項６】
請求項５において、
前記色属性は、前記レーザ点群及び前記レーザ点群に関連する写真に基づいて作成されたものであるグリッドマップを作成する方法。
【請求項７】
請求項１において、
更新されたレーザ点群を取得するステップと、
前記取得したレーザ点群の座標系に基づいて、前記更新されたレーザ点群の座標系を調整して、前記更新されたレーザ点群と前記取得したレーザ点群をレジストレーション（ｒｅｇｉｓｔｒａｔｉｏｎ）させるステップと、
レジストレーション後の更新されたレーザ点群を用いて前記第１のグリッドマップを更新するステップをさらに含むグリッドマップを作成する方法。
【請求項８】
請求項７において、
前記更新されたレーザ点群と前記取得したレーザ点群の中の一部は、相互に関連し、
前記第１のグリッドマップを更新するステップは、
レジストレーション後の更新されたレーザ点群を用いて前記第１のグリッドマップ中の一部を更新するステップを含むグリッドマップを作成する方法。
【請求項９】
グリッドマップを作成する装置であって、
取得したレーザ点群に基づいて、第１の解像度を有する第１のグリッドマップを作成するように構築された第１の地図作成モジュールと、
前記第１のグリッドマップ中のグリッドに対して合併を行って、前記第１の解像度よりも低い第２の解像度を有する第２のグリッドマップを作成するように構築された第２の地図作成モジュールと、
前記第１のグリッドマップと、前記第１のグリッドマップと前記第２のグリッドマップとの間の関連と、を格納するように構築された地図格納モジュールとを含むグリッドマップを作成する装置。
【請求項１０】
請求項９において、
パルジンツリー空間インデックスを利用して、前記第１のグリッドマップと前記第２のグリッドマップとの間の前記関連を構築するように構築された関連構築モジュールをさらに含むグリッドマップを作成する装置。
【請求項１１】
請求項９において、
前記第２のグリッドマップに関するデジタル地図請求に応じて、格納された前記関連と前記第１のグリッドマップを利用して、前記第２のグリッドマップを作成するように構築された地図スケジューリングモジュールをさらに含むグリッドマップを作成する装置。
【請求項１２】
請求項９において、
前記第２のグリッドマップ中のグリッドに対して合併を行って、前記第２の解像度よりも低い第３の解像度を有する第３のグリッドマップを作成するように構築された第３の地図作成モジュールと、
前記第２のグリッドマップと前記第３のグリッドマップとの間の関連を格納するように構築された地図関連格納モジュールをさらに含むグリッドマップを作成する装置。
【請求項１３】
請求項９において、
前記第１の地図作成モジュールは、
前記第１のグリッドマップ中の各グリッドの多次元属性を作成するように、さらに構成され、
前記多次元属性は、グリッドが占用されたかどうかを示す占用属性の他に、平均反射率属性、色属性、密度属性及び曲率属性のうち少なくとも一つをさらに含むグリッドマップを作成する装置。
【請求項１４】
請求項１３において、
前記色属性は、前記レーザ点群及び前記レーザ点群に関連する写真に基づいて作成されたものであるグリッドマップを作成する装置。
【請求項１５】
請求項９において、
更新されたレーザ点群を取得し、
前記取得したレーザ点群の座標系に基づいて、前記更新されたレーザ点群の座標系を調整して、前記更新されたレーザ点群と前記取得したレーザ点群をレジストレーションさせ、
レジストレーション後の更新されたレーザ点群を用いて前記第１のグリッドマップを更新するように構築された地図更新モジュールをさらに含むグリッドマップを作成する装置。
【請求項１６】
請求項１５において、
前記更新されたレーザ点群と前記取得したレーザ点群の中の一部は、相互に関連し、
前記地図更新モジュールは、
レジストレーション後の更新されたレーザ点群を用いて前記第１のグリッドマップ中の一部を更新するように、さらに構築されるグリッドマップを作成する装置。
【請求項１７】
１つまたは複数のプロセッサと、
１つまたは複数のプログラムを格納するための記憶装置を含むコンピューティング機器であって、
前記１つまたは複数のプログラムが、前記１つまたは複数のプロセッサによって実行されると、請求項１から請求項８のうちいずれか１項に記載の方法を実現する、コンピューティング機器。
【請求項１８】
コンピュータプログラムが格納されている、コンピュータ読み取り可能な記憶媒体であって、
前記プログラムがプロセッサによって実行されると、請求項１から請求項８のうちいずれか１項に記載の方法を実現する、コンピュータ読み取り可能な記憶媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、一般的に電子地図の技術分野に関し、より詳細に、グリッドマップを作成する方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子地図とは、コンピュータ技術を利用して作成されたデジタル形式の地図を指し、照会、位置決めおよびナビゲーションなどの場面に広く使用される。電子地図は、通常に、一般的なナビゲーション地図と高精度地図に分けられる。一般的なナビゲーション地図はユーザを対象にした地図であり、ユーザに照会と表示を進行するように視覚化されたインタフェースを提供する。高精度地図は、機械を対象にした地図データであり、例えば自動走行、ロボットナビゲーションおよび位置決めなどに使用することができる。一般的なナビゲーション地図は、通常の衛星地図測量及び製作を介して取得し、その精度は通常高くない（例えば、誤差が数メートルから数十メートルに達する）。高精度地図は、精度が高い地図データであり、相対的に高い精度を有するだけでなく、例えば車線情報、対象物の高さ情報、道路形状情報などの、正確なナビゲーションおよび位置決めに使用可能なその他の情報を含む。
【０００３】
グリッドマップは、よく使われる高精度地図の一つであり、環境を一連のグリッドに分割する。ここで、各グリッドは、対応するグリッドが占用されたことを表示する値が表記されている。つまり、グリッドマップは、実際の環境に対してデジタルグリッド化を行って取得した結果であり、グリッドが占用されたかどうかを介して環境中の障害物を標識する。自動走行車とロボットのナビゲーションおよび位置決めの需要において、占用型グリッドマップは、自律走行車と知能型ロボットのナビゲーションおよび位置決めの場面に広く適用される。
【発明の概要】
【０００４】
本発明の例示的な実施形態によれば、グリッドマップを作成する方法を提供する。
【０００５】
第一の局面として、グリッドマップを作成する方法であって、取得したレーザ点群に基づいて、第１の解像度を有する第１のグリッドマップを作成するステップと、前記第１のグリッドマップ中のグリッドに対して合併を行って、前記第１の解像度よりも低い第２の解像度を有する第２のグリッドマップを作成するステップと、前記第１のグリッドマップと、前記第１のグリッドマップと前記第２のグリッドマップとの間の関連と、を格納するステップを含むグリッドマップを作成する方法を提供する。
【０００６】
第二の局面として、グリッドマップを作成する装置であって、取得したレーザ点群に基づいて、第１の解像度を有する第１のグリッドマップを作成するように構築された第１の地図作成モジュールと、前記第１のグリッドマップ中のグリッドに対して合併を行って、前記第１の解像度よりも低い第２の解像度を有する第２のグリッドマップを作成するように構築された第２の地図作成モジュールと、前記第１のグリッドマップと、前記第１のグリッドマップと前記第２のグリッドマップとの間の関連と、を格納するように構築された地図格納モジュールとを含むグリッドマップを作成する装置を提供する。
【０００７】
第三の局面として、一つまたは複数のプロセッサと、１つまたは複数のプログラムを格納するための記憶装置を含むコンピューティング機器であって、前記１つまたは複数のプログラムが、前記１つまたは複数のプロセッサによって実行されると、本発明の実施形態の方法またはステップを実現する、コンピューティング機器を提供する。
【０００８】
第四の局面として、コンピュータプログラムが格納されている、コンピュータ読み取り可能な記憶媒体であって、前記プログラムがプロセッサによって実行されると、本発明の実施形態の方法またはステップを実現する、コンピュータ読み取り可能な記憶媒体を提供する。
【０００９】
発明の内容の部分で説明した内容は、本発明の実施形態のポイントまたは重要な特徴を限定しようとするものではなく、本発明の範囲を限定するためのものではないことを理解されたい。本発明の他の特徴は、下の説明を介して容易に理解できるだろう。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
以下の図面による非限定的な実施形態についての詳細な説明を読み、参照することにより、本発明の他の特徴、目的及び利点がより明らかになる。
【００１１】
【図１】図１は、本発明の実施形態を実現可能な例示的な環境の概略図を示す。
【００１２】
【図２】図２は、本発明の実施形態に係るグリッドマップを作成するプロセスのフローチャートを示す。
【００１３】
【図３Ａ】図３Ａは、本発明の実施形態に係るグリッド合併の概略図を示す。
【００１４】
【図３Ｂ】図３Ｂは、本発明の実施形態に係るグリッド合併の別の概略図を示す。
【００１５】
【図４】図４は、本発明の実施形態に係るパルジンツリー空間インデックスの概略図を示す。
【００１６】
【図５】図５は、本発明の実施形態に係るグリッドマップを呼び出すためのプロセスのフローチャートを示す。
【００１７】
【図６】図６は、本発明の実施形態に係るグリッドマップを作成する装置のブロック図を示す。
【００１８】
【図７】図７は、本発明の複数の実施形態を実施可能なコンピューティング機器のブロック図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、説明の詳細を参照しながら本発明の様々な実施形態及び態様を説明し、図面には、上記様々な実施形態が示される。以下の説明及び図面は、本発明を例示するためのものであり、限定するものとして解釈されるべきではない。本発明の様々な実施形態を全面的に理解するために、多くの特定の詳細を説明する。ところが、いくつかの場合には、本発明の実施形態に対する簡単な説明を提供するために、周知又は従来技術の詳細について説明していない。
【００２０】
本発明の実施形態を説明することにおいて、用語「含む」及び似ている用語は、開放的な「含む」に理解すべきである。つまり、「．．．を含むが、これらに限定されない」と理解すべきである。用語「に基づいて」は、「少なくとも部分的に．．．に基づいて」と理解すべきである。用語「一実施形態」または「当該実施形態」は、「少なくとも一つの実施形態」として理解すべきである。用語「第１」、「第２」などは、異なるか、同じ対象物を示す可能性もある。以下、他の明確な定義と暗黙的定義を含める可能性もある。
【００２１】
グリッドマップは、高精度地図であり、一般的な航行（ナビゲーション）地図よりも高い精度を提供することができる。しかしながら、従来のグリッドマップは、通常に一つの解像度の地図データのみを提供し、即ち、単一の尺度のグリッドマップのみが存在する。これにより、異なる要求レベル（例えば、異なる精度）のナビゲーションや位置情報サービスを満たすことができない。また、通常的なグリッドマップ更新に当たり、新しいデータと以前のデータをレジストレーションすることが困難な問題になり、グリッドマップの更新が困難であるので、通常、すべて更新する方法で更新を行って、大量の格納とコンピューティング・リソースと時間のコストを消費する。また、通常的なグリッドマップ中の各グリッドには、通常、情報量が相対的に少なく、占用されたかどうかの一つの属性情報のみが存在するので、ナビゲーションおよび位置決め機能も相対的に弱くなる。
【００２２】
前述した課題のうち少なくとも一つを解決するために、本発明の実施形態は、グリッドマップを作成する方法及び装置を提出する。本発明の実施形態は、各種の解像度のグリッドマップを作成することにより、異なるレベルのナビゲーションや位置決めの要求を満たすことができる。同時に、本発明の実施形態は、単に解像度が最も高いグリッドマップだけを格納し、解像度が相対的に低いグリッドマップを直接に格納しないので、収納スペースを減らすことができる。また、本発明の実施形態は、点群レジストレーション方式を適用して、グリッドマップの更新を進行することで、地図の部分的な更新の効果を実現することができる。また、グリッドマップ中の各グリッドは、占用されたかどうかに関する通常的な情報を含むだけでなく、需要に応じて、他の属性をさらに追加することができるので、ナビゲーションおよび位置決めの機能を向上させることができる。以下、図１ないし図７を参照して、本発明の一部の例示的な実施形態の詳細を説明する。
【００２３】
図１は、本発明の実施形態を実現可能な例示的環境１００の概略図を示す。この例示的環境１００において、道路１１０にデータの収集本体（本例では、車両１２０である）が走行されている。車両１２０は、その上に固定されたレーザ収集装置１２５が備えられ、レーザ収集装置１２５は、レーザレーダを用いて、周囲の環境の空間データを収集することができる。車両１２０は、運転者により運転され、所定の路線および／または収集サイクルに基づいて道路１１０中のデータを収集することができる。もちろん、運転者が収集ルートおよび／または収集サイクルを自律的に決定することもできる。車両１２０は、一般的な個人の車であってもよく、専門の収集車または任意の他の適当な車であってもよい。
【００２４】
レーザ収集装置１２５は、レーザスキャナを備え、車両１２０の走行過程で周囲の環境のデータ（例えば、周囲対象物の存在位置、対象物のタイプ、反射率、密度、曲率などを標識する）を収集して、レーザ点群（例えば、図１に示す点群１２８）を形成することができる。本明細書に説明された実施形態において、レーザ点群は、環境中の対象物の表面の各サンプリングポイントの空間座標の取得を介して取得された、目標空間分布を表現する大量のポイントの一連のセットを指す。
【００２５】
一部の実施形態において、レーザ収集装置１２５は、レーザ検出および測定（ＬｉＤＡＲ）機能を具備する機械搭載型レーザレーダーシステムであってもよく、これは全地球測位システム（ＧＰＳ）と慣性計測装置（ＩＭＵ）を利用して、環境中の対象物の３次元座標を測定する。ＬｉＤＡＲを用いて収集したレーザ点群は、高いデータ精度、高データ密度、強力な透過力、強力な干渉防止機能などの利点を備える。車両１２０とレーザ収集装置１２５は、レーザ収集オブジェクト、レーザ収集車などで通称されることができる。また、位置決めシステムは、ＧＰＳに限定されなく、欧州のガリレオ衛星測位システム、中国の北斗衛星測位システムなどを本発明の実施形態と組み合わせて使用することができることを理解されたい。
【００２６】
図１に示すように、環境１００は、地図作成モジュール１３０、地図更新モジュール１４０と地図データベース１５０をさらに含む。地図作成モジュール１３０は、レーザ収集装置１２５から取得したレーザ点群に基づいて、グリッドマップを作成することができる。グリッドマップは、通常、複数のグリッドを含み、複数のグリッドは、地図データベース１５０に格納される。地図更新モジュール１４０は、更新されたレーザ点群を取得して、更新前のレーザ点群とのレジストレーションを介して、地図データベース１５０中のデータを更新することができる（例えば、部分的な更新を行うことができる）。作成されたグリッドマップ（例えば、グリッドマップ１５５）は、地図データベース１５０に格納され管理され、グリッドマップ１５５において、黒色のグリッドは、グリッドがすでに占用されたことを表示し、その対応する位置に障害物が存在することを示し、白色のグリッドは、相応の位置に障害物が存在しないことを示す。一部の実施形態において、地図作成モジュール１３０、地図更新モジュール１４０と地図データベース１５０は、単一のコンピューティング機器に集積されることができ、コンピューティング機器と通称されることができる。選択可能に、地図作成モジュール１３０、地図更新モジュール１４０と地図データベース１５０は、複数の装置を渡って別々に配置することもできる。
【００２７】
一部の実施形態において、選択可能に、地図作成モジュール１３０は、レーザ収集装置１２５とローカルに接続することができ、例えば、地図作成モジュール１３０は、車両１２０の内部に配置することもできる。選択可能に、地図作成モジュール１３０は、レーザ収集装置１２５とリモートに接続することもでき、例えば、無線通信網を介して接続することもできる。また、レーザ収集装置１２５により収集されたレーザ点群は、まず記憶装置に格納され、地図作成モジュール１３０が記憶装置からレーザ点群を再取得することもできる。本発明の実施形態は、地図作成モジュール１３０がどのような方法でレーザ点群を取得することに対して限定しない。
【００２８】
図１に示すように、地図作成モジュール１３０は、収集した、例えばレーザ点群１２８に基づいてグリッドマップ１５５を作成し、作成されたグリッドマップ１５５呼び出されるように地図データベース１５０に格納することができる。本発明の実施形態によれば、地図作成モジュール１３０は、各種の解像度のグリッドマップを作成し、ただ解像度が最も高いグリッドマップを地図データベース１５０に直接に格納することもできる。
【００２９】
図１の環境１００には、道路１１０からレーザ点群を収集する例示を示したが、レーザ点群は、ほかの場面で収集することもでき、例えば、室内のレーザ点群データを収集することもできる。室内で収集する場面において、収集されたレーザ点群は、屋内ロボットのナビゲーションや位置決めなどに利用されることができる。また、図１には、環境中の３次元空間座標を収集することを示したが、ロボット（例えば、屋内ロボット掃除機）のナビゲーションおよび位置決めなどに利用されるように、例えば、室内２次元平面、座標の収集に使用されることができる。
【００３０】
図２は、本発明の実施形態に係るグリッドマップを作成するプロセス２００のフローチャートを示す。プロセス２００は、図１を参照して説明した地図作成モジュール１３０で実行することができる。
【００３１】
ブロック２０４において、取得したレーザ点群に基づいて、第１の解像度を有する第１のグリッドマップを作成する。例えば、地図作成モジュール１３０は、レーザ収集装置１２５から３次元のレーザ点群を取得することができる。通常、奥行きカメラ、一般的なセンサを利用して収集した点群は、密度と精度の両方が、レーザ点群よりも劣るので、精密なナビケーションおよび位置決めの要求を満足していない。一部の実施形態において、地図作成モジュール１３０は、最初のレーザ点群のノイズを除去し、次いで所定の解像度でレーザ点群を分割することができる。例えば、グリッドマップの間の空間的近傍関係に基づいて、グリッド内のポイントがノイズポイントであるかどうかを判断し、平均点のピッチに基づいてグリッドマップの具体的なサイズを確定することができる。
【００３２】
一部の実施形態において、最初のレーザ点群を含む空間グリッド網を構築し、各グリッドを所定のサイズ（例えば、０．１２５メートル、または他のサイズ）に設定することができる。いずれかグリッドに対応する位置に点群の中の１つまたは複数のポイントが存在する場合、そのグリッドを占用されていると表記し、逆に、グリッドに対応する位置にポイントが存在しない場合、そのグリッドを占用されていないと表記する。これにより、空間グリッド網中の各グリッドに対する表記を実現する。
【００３３】
通常は、各グリッドのサイズが小さいほど、精度が高く、解像度も高い。つまり、同じ空間グリッド網において、その中のグリッド数が多いほど、空間グリッド網の解像度は高い。本発明の実施形態は、所定のサイズのグリッドサイズを最高解像度と指定し、これは所定のサイズの場合での最高解像度を表示するだけで、すべての場合での最高解像度を表示するものではない。
【００３４】
一部の実施形態において、第１のグリッドマップ中の各グリッドの多次元属性を作成することができる。従来の技術と比較して、グリッドマップ中の各グリッドは、占用されているかどうかに関する従来の占用属性を含むだけでなく、需要に応じて、他の属性を追加することができるので、ナビケーションおよび位置決めの能力を提供する。一実施形態において、多次元属性は、平均反射率属性を含むことができ、平均反射率属性に基づいて環境中の障害物の材質を確定することができる。一実施形態において、多次元属性は密度属性を含むことができ、密度属性に基づいて障害物の種類を確定することができる。一実施形態において、多次元属性は曲率属性を含むことができ、曲率属性に基づいて障害物の曲面特性をフィッティングして、３次元空間中のナビケーションと位置決めにさらに適することができる。
【００３５】
一部の実施形態において、多次元属性は、障害物の色を表示する色属性をさらに含むことができ、色の属性は、レーザ点群とそれに対応する画像に基づいて作成されることができる。例えば、レーザ点群の中のポイントの相応の画素値を識別して、そのポイントの色を確定し、これにより、強力なナビゲーションと位置決めの能力を提供することができる。
【００３６】
ブロック２０６において、第１のグリッドマップ中のグリッドに対して合併を行って、第１の解像度よりも低い第２の解像度を有する第２のグリッドマップを作成する。一部の実施形態において、地図作成モジュール１３０は、解像度が最も高い第１のグリッドマップを作成した後、第１のグリッドマップ中の固定された数量のグリッドを１つのグリッドに合併することができ、このような方法を介して、解像度が相対的に低い第２のグリッドマップを提供することができる。
【００３７】
例えば、３次元空間において、８個または２７個のグリッドを１つのグリッドに合併することができ、２次元空間において、４つまたは９つのグリッドを１つのグリッドに併合することができる。合併した後の各グリッドは、単一の属性を備え、これらのいずれかの属性は、合併された複数のグリッドの属性に基づいて確定されることができる。例えば、複数のグリッドのうち１つまたは複数のグリッドが占用された場合、合併された後の単一のグリッドは、既に占用されたものに確定することができる。
【００３８】
一部の実施形態において、より多くの解像度を備えるグリッドマップを提供するために、第２のグリッドマップ中のグリッドに対して合併を行って、第３の解像度を有する第３のグリッドマップを作成することもできる。また、必要に応じて、継続して第３のグリッドマップ中のグリッドに対して合併を行うこともできる。以下、図３Ａ、図３Ｂ及び図４を参照して、グリッド合併の一部例示的実施形態を説明する。
【００３９】
ブロック２０８において、第１のグリッドマップ、及び第１のグリッドマップと第２のグリッドマップとの間の関連を格納する。例えば、各種の解像度のグリッドマップ（例えば、第１のグリッドマップ及び第２グリッドマップなど）を作成した後、地図作成モジュール１３０は、第１のグリッドマップを地図データベース１５０に格納する。また、解像度が相対的に低い第２のグリッドマップについて、本発明の実施形態は、第２グリッドマップそのものを格納せずに、第１のグリッドマップと第２のグリッドマップとの間の関連（例えば、これらの間の空間インデックス）を格納して、第１のグリッドマップとその関連を介して第２のグリッドマップを動的に作成することにより、地図データベース中の記憶領域を節約することができる。
【００４０】
前述した説明を通じて、本発明の実施形態に係る処理２００は、各種の解像度のグリッドマップを作成することにより、異なるレベルのナビゲーションや位置決めの要求を満足することができることを理解できるだろう。併せて、本発明の実施形態は、単に解像度が最も高いグリッドマップだけを格納し、解像度が相対的に低いグリッドマップを直接に格納しないので、収納スペースを減らすことができる。
【００４１】
一部の実施形態において、地図データベースを更新しなければならない場合、地図更新モジュール１４０は、更新されたレーザ点群を取得し、更新されたレーザ点群の座標系を、更新前のレーザ点群の座標系と同様に調整して、更新されたレーザ点群（ポイントクラウド）を更新前のレーザ点群とレジストレーションさせ、これによりレジストレーション後の更新されたレーザ点群を利用して、地図データベースを更新することができる。本発明の実施形態によれば、点群レジストレーション方式を適用して、グリッドマップの更新を行い、単に第１のグリッドマップ中の一部を更新することにより、地図の部分的な更新の効果を実現することができる。本発明の実施形態によれば、地図データベース１５０には単に解像度が最も高いグリッドマップだけが格納されるので、地図を更新するに当たり、最高解像度で更新を進めるのが理解されたい。
【００４２】
一部の実施形態において、点群レジストレーションの過程では、まず、すべての対応するポイントに対する目標関数を設定し、マトリックスの回転方向と水平方向の移動を介して、更新されたレーザ点群に対して変換を行うことができる。例えば、変換されたレーザ点群と、元のレーザ点群とを比較して、２つの点群の距離が閾値よりも小さい点群が存在すれば、これらの２つのポイントを対応するポイントとみなすことができる。対応するポイントのセットを取得した後、対応するポイントに基づいて回転と水平移動対して推算を行うことができる。続いて、対応するポイントの発見、及び回転と水平移動の推算を収束するまで繰り返して実行することができる。つまり、まず、回転および水平移動を固定して、最近接アルゴリズムを利用して、最良の対応するポイントを見つけ、次いで、最良の対応するポイントを固定して、回転と水平移動を最適化させることにより、目標関数の値が収束するまでに減少させ、点群の間のレジストレーションを完了する。
【００４３】
図３Ａは、本発明の実施形態に係るグリッド合併の概略図（３００）を示す。図３Ａに示すように、１級グリッド３１０中のグリッドマップは、解像度が最も高い地図であり、地図データベースに格納される。本発明の実施形態によれば、１級グリッド３１０で８個（立体空間での長さ、幅、高さがそれぞれ２個）のグリッド毎を１つのグリッドに合併して、２級グリッド３２０を作成することができる。続いて、２級グリッド３２０で８個のグリッド毎を１つのグリッドに合併して、３級グリッド３３０を作成することができる。グリッド合併の過程において、合併された各グリッドの多次元の属性を再確認し、例えば、図３Ａに示すように、占用属性について、８個の１級低いグリッドに１つまたは複数の占用されたグリッドが存在する場合、合併された１級高いグリッドは、既に占用されたと確定され、逆に、８個の１級低いグリッドに占用されたグリッドが存在しない場合、合併された１級高いグリッドは占用されていないと確定される。
【００４４】
図３Ｂは、本発明の実施形態に係るグリッド合併の別の一概略図３５０を示す。図３Ｂに示すように、１級グリッド３６０中のグリッドマップは、解像度が最も高い地図であり、地図データベースに格納される。本発明の実施形態によれば、１級グリッド３６０で２７個（立体空間での長さ、幅、高さがそれぞれ３個）のグリッド毎を１つのグリッドに合併して、２級グリッド３７０を作成することができる。グリッド合併の過程において、合併された各グリッドの多次元の属性を再確認し、例えば、図３Ｂに示すように、占用属性について、２７個の１級低いグリッドに１つまたは複数の占用されたグリッドが存在する場合、合併された１級高いグリッドは既に占用されたと確定され、逆に、２７個の１級低いグリッドに占用されたグリッドが存在していない場合、合併された１級高いグリッドは占用されていないと確定される。
【００４５】
図４は、本発明の実施形態に係るパルジンツリー空間インデックスの概略図４００を示す。これは、例えばパルジンツリー空間インデックスを利用して、異なる解像度レベルのグリッドマップの間の関連を構築する。図４に示すように、ノード４１０は、グリッドマップ４１９の１つのグリッドに対応することができ、８個の分岐ノード４２１、４２２、４２３、４２４、４２５、４２６、４２７、４２８を備え、各分岐ノードは、それぞれのグリッドマップ４２９の１つのグリッドに対応する。つまり、ノード４１０に対応するグリッドは、ノード４２１、４２２、４２３、４２４、４２５、４２６、４２７、４２８に対応する８個のグリッドの合併で作成されたものである。グリッドマップ４２９中の各グリッドに対応するノードも８個の分岐ノードを備え、例えば、ノード４２３は、８個の分岐ノード４２３１、４２３２、４２３３、４２３４、４２３５、４２３６、４２３７、４２３８を備え、各分岐ノードは、それぞれのグリッドマップ４２３９の中の１つのグリッドに対応する。この方法により、解像度が最も高いグリッドマップ４２３９（前述したように、彼のグリッド数量が一番多く、解像度が最も高い）に基づいて、パルジンツリー空間インデックスを使用して、解像度が相対的に低いグリッドマップ４２９と解像度が最も低いグリッドマップ４１９とを迅速に確定することができる。地図を呼び出すとき、必要する解像度の要求に応じて、これらの異なる解像度のグリッドマップの中から迅速に切り替えて、異なる解像度のナビケーションと位置決めの要求を満足することができる。
【００４６】
図５は、本発明の実施形態に係るグリッドマップを呼び出すためのプロセス５００のフローチャートを示す。プロセス５００は、図１を参照して説明した前記地図作成モジュール１３０または地図データベース１５０中の地図スケジューリングモジュールで実行することができることを理解されたい。
【００４７】
ブロック５０２において、デジタル地図の請求を受信し、例えば、自律走行場面や室内ロボット運行場面において、グリッドマップに対するコンピューティング機器のスケジューリング請求を受信する。
【００４８】
ブロック５０４において、当該請求が第１のグリッドマップ（つまり、解像度が最も高いグリッドマップ）に関するか否か判断する。請求が第１のグリッドマップに関するものであると確定された場合に、地図データベースに第１グリッドマップが既に存在するので、ブロック５０６において、地図データベース（例えば、地図データベース１５０）から第１のグリッドマップを直接取得することができる。
【００４９】
ブロック５０４で請求が第１のグリッドマップを除く他のグリッドマップに関するものであると確定された場合には、ブロック５０８において、当該請求が第２のグリッドマップに関する否か判断する。当該請求が第２のグリッドマップに関するものであると確定された場合に、第２のグリッドマップは解像度が最も高い地図でなくて、地図データベース１５０に直接格納されていないので、このような場合、ブロック５１０において、地図データベース１５０から第１のグリッドマップと、第１のグリッドマップと第２のグリッドマップとの間の関連（例えば、空間インデックス）を取得する。ブロック５１２において、第１のグリッドマップと、第１のグリッドマップと第２のグリッドマップとの間の関連に基づいて、第２のグリッドマップを動的に作成する。
【００５０】
他の一態様において、ブロック５０８で請求が第２のグリッドマップに関するものではないと確定された場合には、ブロック５１４において、当該請求が、解像度が１級低い第３のグリッドマップに関するか否かを判断する。請求が第３のグリッドマップに関するものであると確定された場合に、第３のグリッドマップも解像度が最も高い地図でなくて、地図データベースに直接格納されていないので、このような場合に、ブロック５１６において、地図データベースから第１のグリッドマップ、第１のグリッドマップと第２のグリッドマップとの間の関連、及び第２のグリッドマップと第３グリッドマップとの間の関連を取得すべきである。続いて、ブロック５１８において、第１のグリッドマップ、第１のグリッドマップと第２のグリッドマップとの間の関連、及び第２のグリッドマップと第３グリッドマップとの間の関連に基づいて、第３のグリッドマップを動的に作成する。
【００５１】
前述したプロセスにより、地図の請求に応じて、解像度降順に基づいてグリッドマップに対してレベル別の検索を行うことができる。もちろん、これは必須のものではない。例えば、いくつかの選択可能な実施形態において、第１グリッドマップと第３のグリッドマップの間の関連インデックスを直接作成することもでき、これにより第２のグリッドマップがなく、第３のグリッドマップを直接作成することもできる。また、ブロック５００において、当該請求が第３のグリッドマップに関しない場合、他の処理を実行することもできる。
【００５２】
本発明の実施形態によれば、パルジンツリー空間インデックスを利用して、第１のグリッドマップから第２のグリッドマップを作成したり、または第１のグリッドマップから第３のグリッドマップを作成することは非常に迅速で、地図を呼び出すリアルタイム性を確保する。
【００５３】
図６は、本発明の実施形態に係るグリッドマップを作成する装置６００のブロック図を示す。図６に示すように、装置６０は、第１の地図作成モジュール６２０、第２の地図作成モジュール６３０と地図格納モジュール６４０を含む。第１の地図作成モジュール６２０は、取得したレーザ点群に基づいて、第１の解像度を有する第１のグリッドマップを作成するように構築される。一部の実施形態において、第１の地図作成モジュール６２０は、レーザ収集オブジェクトにより収集されたレーザ点群を取得するように構築された点群取得モジュール（図示せず）を含むことができる。また、第２の地図作成モジュール６３０は、第１のグリッドマップ中のグリッドに対して合併を行って、第１の解像度よりも低い第２の解像度を有する第２のグリッドマップを作成するように構築され、地図格納モジュール６４０は、第１のグリッドマップと、第１のグリッドマップと第２のグリッドマップとの間の関連を格納するように構築される。一部の実施形態において、装置６００は、第２グリッドマップ中のグリッドに対して合併を行って、第２の解像度よりも低い第３の解像度を有する第３のグリッドマップを作成するように構築された第３の地図作成モジュール（図示せず）をさらに含む。
【００５４】
図６に図示された第１の地図作成モジュール６２０、第２の地図作成モジュール６３０と地図格納モジュール６４０は、図１を参照して説明した地図作成モジュール１３０に含まれることができることを理解されたい。また、図６に図示されたモジュールは、本発明の実施形態を参照する方法、またはプロセス中のステップまたは動作を実行することができることを理解されたい。
【００５５】
図７は、本発明の複数の実施形態を実施することができるコンピューティング機器７００のブロック図を示す。機器７００は、図１１の点群データを処理するための装置１１００を実現するのに使用することができる。図示されたように、機器７００は、中央処理ユニット７０１（ＣＰＵ）を含み、ＣＰＵ７０１は、読み取り専用メモリ７０２（ＲＯＭ）に記憶されたコンピュータプログラム指令、または記憶ユニット７０８からランダムアクセスメモリ７０３（ＲＡＭ）にロードされたコンピュータプログラム指令に基づいて、各種の適切な動作と処理を実行することができる。ＲＡＭ７０３には、機器７００の動作に必要な各種のプログラムやデータが記憶されることができる。ＣＰＵ７０１、ＲＯＭ７０２とＲＡＭ７０３、バス７０４を介して互いに接続される。入力／出力（Ｉ／Ｏ）インターフェース７０５もバス７０４に接続される。
【００５６】
機器７００中のＩ／Ｏインタフェース７０５に接続されている複数の部品として、キーボード、マウスなどの入力ユニット７０６と、様々なタイプの表示装置、スピーカーなどの出力ユニット７０７と、磁気ディスク、コンパクトディスクなどの記憶ユニット７０８と、ＬＡＮカード、モデム、無線通信トランシーバなどの通信ユニット７０９が含まれる。通信ユニット７０９は、機器７００がインターネットなどのコンピュータネットワークおよび／または各種の電気通信網を介して他の機器と情報／データを交換することを可能にする。
【００５７】
中央処理ユニット７０１は、前述した各方法と処理、例えば、方法５００および／または方法９００を実行する。例えば、いくつかの実施形態において、方法５００および／または方法９００は、コンピュータソフトウェアプログラムとして実現されることができ、これは機械可読媒体（例えば、記憶ユニット７０８）に含まれている。一部の実施形態において、コンピュータプログラムの一部または全部は、ＲＯＭ７０２、および／または通信ユニット７０９を経由して機器７００上にロードおよび／またはインストールすることができる。コンピュータプログラムは、ＲＡＭ７０３にロードされてＣＰＵ７０１により実行される場合、前述した方法５００および／または方法９００の１つまたは複数のステップを実行することができる。選択可能に、その他の実施形態において、ＣＰＵ７０１は、ギターの任意の適切な方法で（例えば、ファームウェアの助けを借りて）方法５００および／または方法９００を実行するように構築することができる。
【００５８】
本明細書に説明されて複数の機能は、少なくとも部分的に１つまたは複数のハードウェアロジック部材で実行することができる。例えば、使用可能な模式的なタイプのハードウェアロジック部材は、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、オンデマンド標準製品（ＡＳＳＰ）、システム−オン−チップシステム（ＳＯＣ）、複合プログラマブルロジック素子（ＣＰＬＤ）などを含むが、これに限定されない。
【００５９】
本発明の方法を実施するためのプログラムコードは、１つまたは複数のプログラマブル言語の任意の組み合わせを利用してプログラミングすることができる。これらのプログラムコードは、汎用コンピュータ、オンデマンドコンピュータ又はその他のプログラマブルデータ処理装置のプロセッサまたは制御装置に提供されることができ、プログラムコードがプロセッサまたは制御装置により実行される場合には、フローチャート、および／またはブロック図に規定された機能／操作が実施される。プログラムコードは、完全に機械上で実行されるか、部分的に機械上で実行されるか、独立したソフトウェアパッケージとして部分的に機械上で実行されて、部分的にリモートマシン上で実行されたり、または完全にリモートマシンまたはサービスで実行されることができる。
【００６０】
本発明の文脈において、機械可読媒体は、あるタイプの媒体であることができ、コマンドを実行するシステム、装置又は機器によって使用されるか、またはコマンドの実行システム、装置または機器と組み合わせて使用されるプログラムを含むまたは記憶することができる。機械可読媒体は、機械可読信号媒体または機械可読記憶媒体であることができる。機械可読媒体は、電子、磁気、光学、電磁、赤外線または半導体システム、装置、または機器、または前述した内容の任意の適切な組み合わせを含むことができるが、これに限定されない。機械可読記憶媒体のより具体的な例は、１つまたは複数のワイヤベースの電気的接続、ポータブルコンピュータディスク、ハードディスク、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、読み取り専用メモリ（ＲＯＭ）、消去およびプログラム可能な読み取り専用メモリ（ＥＰＲＯＭまたはフラッシュメモリ）、光ファイバ、ポータブルコンパクトディスク読み取り専用メモリ（ＣＤ−ＲＯＭ）、光学ストレージ装置、磁気記憶装置、または前述した内容の任意の適切な組み合わせを含むことができるが、これに限定されない。
【００６１】
また、特定の順序を利用して、各操作ウルルル説明したが、これはこのような操作が図示された特定の順序またはシーケンスで実行されることを要求したり、目的の結果を実現するために図示されたすべての操作が実行されることを要求すると理解してはならない。一定の環境において、マルチタスクと並列処理は、有利であることができる。同様に、上記説明に様々な具体的な実現の詳細が含まれているが、これらは本発明の範囲の限定と解釈してはならない。別の実施形態の文脈で説明されたいくつかの特徴は、組み合わせの方法で単一の実現に実現されることができる。逆に、単一の実現のコンテキストで説明された各種の特徴も個別にまたは任意の適切なサブ組み合わせの方法で複数の実現に実現されることもできる。
【００６２】
構造の特徴および／または方法のロジックの動作に固有の言語を使用して本主題を説明したが、特許請求の範囲に限定された主題は、必ずしも前述した特定の特徴または動作に限定されるべきではないことを理解すべきである。逆に、前述した特定の特徴または動作は、単に特許請求の範囲を実現する例示的形式である。
【図１】
2019120927.tif 000003
【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【手続補正書】
【提出日】平成31年4月11日(2019.4.11)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
グリッドマップを作成する方法であって、
取得したレーザ点群に基づいて、第１の解像度を有する第１のグリッドマップを作成するステップと、
前記第１のグリッドマップ中のグリッドに対して合併を行って、前記第１の解像度よりも低い第２の解像度を有する第２のグリッドマップを作成するステップと、
前記第１のグリッドマップと、前記第１のグリッドマップと前記第２のグリッドマップとの間の関連と、を格納するステップを含むグリッドマップを作成する方法。
【請求項２】
請求項１において、
パルジンツリー空間インデックスを利用して、前記第１のグリッドマップと前記第２のグリッドマップとの間の前記関連を構築するステップをさらに含むグリッドマップを作成する方法。
【請求項３】
請求項１において、
前記第２のグリッドマップに関するデジタル地図請求に応じて、格納された前記関連と前記第１のグリッドマップを利用して、前記第２のグリッドマップを作成するステップをさらに含む、グリッドマップを作成する方法。
【請求項４】
請求項１において、
前記第２のグリッドマップ中のグリッドに対して合併を行って、前記第２の解像度よりも低い第３の解像度を有する第３のグリッドマップを作成するステップと、
前記第２のグリッドマップと前記第３のグリッドマップとの間の関連を格納するステップをさらに含むグリッドマップを作成する方法。
【請求項５】
請求項１において、
前記第１のグリッドマップを作成するステップは、
前記第１のグリッドマップ中の各グリッドの多次元属性を作成するステップを含み、
前記多次元属性は、グリッドが占用されたかどうかを示す占用属性の他に、平均反射率属性、色属性、密度属性及び曲率属性のうち少なくとも一つをさらに含むグリッドマップを作成する方法。
【請求項６】
請求項５において、
前記色属性は、前記レーザ点群及び前記レーザ点群に関連する写真に基づいて作成されたものであるグリッドマップを作成する方法。
【請求項７】
請求項１において、
更新されたレーザ点群を取得するステップと、
前記取得したレーザ点群の座標系に基づいて、前記更新されたレーザ点群の座標系を調整して、前記更新されたレーザ点群と前記取得したレーザ点群をレジストレーション（ｒｅｇｉｓｔｒａｔｉｏｎ）させるステップと、
レジストレーション後の更新されたレーザ点群を用いて前記第１のグリッドマップを更新するステップをさらに含むグリッドマップを作成する方法。
【請求項８】
請求項７において、
前記更新されたレーザ点群と前記取得したレーザ点群の中の一部は、相互に関連し、
前記第１のグリッドマップを更新するステップは、
レジストレーション後の更新されたレーザ点群を用いて前記第１のグリッドマップ中の一部を更新するステップを含むグリッドマップを作成する方法。
【請求項９】
グリッドマップを作成する装置であって、
取得したレーザ点群に基づいて、第１の解像度を有する第１のグリッドマップを作成するように構築された第１の地図作成モジュールと、
前記第１のグリッドマップ中のグリッドに対して合併を行って、前記第１の解像度よりも低い第２の解像度を有する第２のグリッドマップを作成するように構築された第２の地図作成モジュールと、
前記第１のグリッドマップと、前記第１のグリッドマップと前記第２のグリッドマップとの間の関連と、を格納するように構築された地図格納モジュールとを含むグリッドマップを作成する装置。
【請求項１０】
請求項９において、
パルジンツリー空間インデックスを利用して、前記第１のグリッドマップと前記第２のグリッドマップとの間の前記関連を構築するように構築された関連構築モジュールをさらに含むグリッドマップを作成する装置。
【請求項１１】
請求項９において、
前記第２のグリッドマップに関するデジタル地図請求に応じて、格納された前記関連と前記第１のグリッドマップを利用して、前記第２のグリッドマップを作成するように構築された地図スケジューリングモジュールをさらに含むグリッドマップを作成する装置。
【請求項１２】
請求項９において、
前記第２のグリッドマップ中のグリッドに対して合併を行って、前記第２の解像度よりも低い第３の解像度を有する第３のグリッドマップを作成するように構築された第３の地図作成モジュールと、
前記第２のグリッドマップと前記第３のグリッドマップとの間の関連を格納するように構築された地図関連格納モジュールをさらに含むグリッドマップを作成する装置。
【請求項１３】
請求項９において、
前記第１の地図作成モジュールは、
前記第１のグリッドマップ中の各グリッドの多次元属性を作成するように、さらに構成され、
前記多次元属性は、グリッドが占用されたかどうかを示す占用属性の他に、平均反射率属性、色属性、密度属性及び曲率属性のうち少なくとも一つをさらに含むグリッドマップを作成する装置。
【請求項１４】
請求項１３において、
前記色属性は、前記レーザ点群及び前記レーザ点群に関連する写真に基づいて作成されたものであるグリッドマップを作成する装置。
【請求項１５】
請求項９において、
更新されたレーザ点群を取得し、
前記取得したレーザ点群の座標系に基づいて、前記更新されたレーザ点群の座標系を調整して、前記更新されたレーザ点群と前記取得したレーザ点群をレジストレーションさせ、
レジストレーション後の更新されたレーザ点群を用いて前記第１のグリッドマップを更新するように構築された地図更新モジュールをさらに含むグリッドマップを作成する装置。
【請求項１６】
請求項１５において、
前記更新されたレーザ点群と前記取得したレーザ点群の中の一部は、相互に関連し、
前記地図更新モジュールは、
レジストレーション後の更新されたレーザ点群を用いて前記第１のグリッドマップ中の一部を更新するように、さらに構築されるグリッドマップを作成する装置。
【請求項１７】
１つまたは複数のプロセッサと、
１つまたは複数のプログラムを格納するための記憶装置を含むコンピューティング機器であって、
前記１つまたは複数のプログラムが、前記１つまたは複数のプロセッサによって実行されると、請求項１から請求項８のうちいずれか１項に記載の方法を実現する、コンピューティング機器。
【請求項１８】
コンピュータプログラムが格納されている、コンピュータ読み取り可能な記憶媒体であって、
前記プログラムがプロセッサによって実行されると、請求項１から請求項８のうちいずれか１項に記載の方法を実現する、コンピュータ読み取り可能な記憶媒体。
【請求項１９】
コンピュータプログラムであって、
前記コンピュータプログラムがプロセッサにより実行されると、請求項１から請求項８のうちいずれか１項に記載の方法を実現させるコンピュータプログラム。
【外国語明細書】
2019120927000001.pdf