(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンピューター装置に適用されるレーザー走査デバイスの標定方法であって、
レーザー走査デバイスが目標領域を走査することによって得られた少なくとも２つのフレームの点群データに基づいて、各フレームの点群データにおける地上物要素の第１の座標を取得し、前記第１の座標がレーザー座標系における前記地上物要素の座標であることと、
前記目標領域の地図データに基づいて、前記各フレームの点群データにおける地上物要素の車両座標系における第２の座標を決定することと、
前記各フレームの点群データに対して、前記地上物要素の第１の座標及び第２の座標に基づいて、前記各フレームの点群データの偏向姿勢を決定することと、
前記レーザー走査デバイスを標定するために、前記少なくとも２つのフレームの点群データの偏向姿勢に基づいて、前記地図データにおける誤差を考慮して前記レーザー走査デバイスのレーザー走査デバイス外部パラメータの数値を計算することと、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記レーザー走査デバイスが目標領域を走査することによって得られた少なくとも２つのフレームの点群データに基づいて、各フレームの点群データにおける地上物要素の第１の座標を取得することは、
前記レーザー走査デバイスによって、予め設定された走査経路に基づいて前記目標領域を走査して、前記少なくとも２つのフレームの点群データを取得し、前記目標領域が前記地上物要素を含む何れかの領域であることと、
前記各フレームの点群データに対して、前記レーザー座標系における前記地上物要素の第１の座標を抽出することと、
を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記目標領域の地図データに基づいて、前記各フレームの点群データにおける地上物要素の車両座標系における第２の座標を決定することは、
ナビゲーションシステムから前記目標領域の地図データを取得し、前記地図データには、前記地上物要素が地図座標系における経緯度座標及び標高座標が含まれることと、
前記各フレームの点群データに対して、前記目標領域の地図データに基づいて、前記地上物要素が前記車両座標系における第２の座標を決定することと、
を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記各フレームの点群データに対して、前記目標領域の地図データに基づいて、前記地上物要素が前記車両座標系における第２の座標を決定することは、
前記地上物要素が地図座標系における経緯度座標及び標高座標を、地心座標系における位置座標に変換することと、
前記地上物要素が地心座標系における位置座標を、地平直交座標（ENU）における位置座標に変換することと、
取得した車両の進路角に基づいて、前記地上物要素が地平直交座標（ENU）における位置座標を車両座標系における第２の座標に変換することと、
を含むことを特徴とする請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記各フレームの点群データに対して、前記地上物要素の第１の座標及び第２の座標に基づいて、前記各フレームの点群データの偏向姿勢を決定することは、
前記車両座標系と前記レーザー座標系との間の初期偏向姿勢を取得することと、
前記各フレームの点群データに対して、前記初期偏向姿勢及び前記地上物要素の第２の座標に基づいて、前記地上物要素の第３の座標を決定し、前記第３の座標は前記地上物要素が前記レーザー座標系における座標であることと、
前記地上物要素の第１の座標及び第３の座標に基づいて、前記各フレームの点群データの偏向姿勢を決定することと、
を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記各フレームの点群データに対して、前記初期偏向姿勢及び前記地上物要素の第２の座標に基づいて、前記地上物要素の第３の座標を決定することは、
前記各フレームの点群データに対して、前記初期偏向姿勢における初期偏向位置の数値に基づいて、前記地上物要素の第２の座標を位置偏向させ、前記初期偏向姿勢における初期偏向角の数値に基づいて、位置偏向された第２の座標を角度偏向させることと、
偏向位置及び角度偏向された位置座標を前記地上物要素の第３の座標とすることと、
を含むことを特徴とする請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記地上物要素の第１の座標及び第３の座標に基づいて、前記各フレームの点群データの偏向姿勢を決定することは、
前記地上物要素の第１の座標及び第３の座標に基づいて、各第１の点状要素と前記第１の点状要素に隣接する第２の点状要素との間の第１の距離、及び前記各第１の点状要素と前記第１の点状要素に隣接する線状要素との間の第２の距離を計算し、前記第１の点状要素が前記第１の座標に対応する地上物要素における点状要素であり、前記第２の点状要素が前記第３の座標に対応する地上物要素における点状要素であり、前記線状要素が前記第３の座標に対応する地上物要素における線状要素であることと、
前記第１の距離及び前記第２の距離に基づいて、前記各フレームの点群データの偏向姿勢を決定することと、
を含むことを特徴とする請求項５に記載の方法。
【請求項８】
メモリとプロセッサーを含むコンピューター装置であって、前記メモリにはコンピューター可読指令が格納され、前記コンピューター可読指令が前記プロセッサーによって実行されるときに、
レーザー走査デバイスが目標領域を走査することによって得られた少なくとも２つのフレームの点群データに基づいて、各フレームの点群データにおける地上物要素の第１の座標を取得し、前記第１の座標がレーザー座標系における前記地上物要素の座標であるステップと、
前記目標領域の地図データに基づいて、前記各フレームの点群データにおける地上物要素の車両座標系における第２の座標を決定するステップと、
前記各フレームの点群データに対して、前記地上物要素の第１の座標及び第２の座標に基づいて、前記各フレームの点群データの偏向姿勢を決定するステップと、
前記レーザー走査デバイスを標定するために、前記少なくとも２つのフレームの点群データの偏向姿勢に基づいて、前記地図データの誤差を考慮して前記レーザー走査デバイスのレーザー走査デバイス外部パラメータの数値を計算するステップと、
前記プロセッサーに実行させることを特徴とするコンピューター装置。
【請求項９】
前記コンピューター可読指令が前記プロセッサーによって実行されるときに、前記レーザー走査デバイスが目標領域を走査することによって得られた少なくとも２つのフレームの点群データに基づいて、各フレームの点群データにおける地上物要素の第１の座標を取得するステップを前記プロセッサーに実行させるときに、
前記レーザー走査デバイスによって、予め設定された走査経路に基づいて前記目標領域を走査して、前記少なくとも２つのフレームの点群データを取得し、前記目標領域が前記地上物要素を含む何れかの領域であるステップと、
前記各フレームの点群データに対して、前記レーザー座標系における前記地上物要素の第１の座標を抽出するステップと、
を実行させることを特徴とする請求項８に記載のコンピューター装置。
【請求項１０】
前記コンピューター可読指令が前記プロセッサーによって実行されるときに、前記目標領域の地図データに基づいて、前記各フレームの点群データにおける地上物要素の車両座標系における第２の座標を決定するステップを前記プロセッサーに実行させるときに、
ナビゲーションシステムから前記目標領域の地図データを取得し、前記地図データには前記地上物要素が地図座標系における経緯度の座標及び標高座標が含まれるステップと、
前記各フレームの点群データに対して、前記目標領域の地図データに基づいて、前記車両座標系における前記地上物要素の第２の座標を決定するステップと、
を実行させることを特徴とする請求項８に記載のコンピューター装置。
【請求項１１】
前記コンピューター可読指令が前記プロセッサーによって実行されるときに、前記各フレームの点群データに対して、前記地上物要素の第１の座標及び第２の座標に基づいて、前記各フレームの点群データの偏向姿勢を決定するステップを前記プロセッサーに実行させるときに、
前記車両座標系と前記レーザー座標系との間の初期偏向姿勢を取得するステップと、
前記各フレームの点群データに対して、前記初期偏向姿勢及び前記地上物要素の第２の座標に基づいて、前記地上物要素の第３の座標を決定し、前記第３の座標が前記レーザー座標系における前記地上物要素の座標であるステップと、
前記地上物要素の第１の座標及び第３の座標に基づいて、前記各フレームの点群データの偏向姿勢を決定するステップと、
を実行させることを特徴とする請求項８に記載のコンピューター装置。
【請求項１２】
前記コンピューター可読指令が前記プロセッサーによって実行されるときに、前記地上物要素の第１の座標及び第３の座標に基づいて、前記各フレームの点群データの偏向姿勢を決定するステップを前記プロセッサーに実行させるときに、
前記地上物要素の第１の座標及び第３の座標に基づいて、各第１の点状要素と前記第１の点状要素に隣接する第２の点状要素との間の第１の距離、及び前記各第１の点状要素と前記第１の点状要素に隣接する線状要素との間の第２の距離を計算し、前記第１の点状要素が前記第１の座標に対応する地上物要素における点状要素であり、前記第２の点状要素が前記第３の座標に対応する地上物要素における点状要素であり、前記線状要素が前記第３の座標に対応する地上物要素における線状要素であるステップと、
前記第１の距離及び前記第２の距離に基づいて、前記各フレームの点群データの偏向姿勢を決定するステップと、
を実行させることを特徴とする請求項１１に記載のコンピューター装置。
【請求項１３】
コンピューター可読指令が記憶される不揮発性コンピューター可読記憶媒体であって、前記コンピューター可読指令が１つ又は複数のプロセッサーによって実行されるときに、
レーザー走査デバイスが目標領域を走査することによって得られた少なくとも２つのフレームの点群データに基づいて、各フレーム点群データにおける地上物要素の第１の座標を取得し、前記第１の座標がレーザー座標系における前記地上物要素の座標であるステップと、
前記目標領域の地図データに基づいて、前記各フレームの点群データにおける地上物要素の車両座標系における第２の座標を決定するステップと、
前記各フレームの点群データに対して、前記地上物要素の第１の座標及び第２の座標に基づいて、前記各フレームの点群データの偏向姿勢を決定するステップと、
前記レーザー走査デバイスを標定するために、前記少なくとも２つのフレームの点群データの偏向姿勢に基づいて、前記地図データの誤差を考慮して前記レーザー走査デバイスのレーザー走査デバイス外部パラメータの数値を計算するステップと、
前記１つ又は複数のプロセッサーに実行させることを特徴とするコンピューター可読記憶媒体。
【請求項１４】
前記コンピューター可読指令が前記プロセッサーによって実行されるときに、前記レーザー走査デバイスが目標領域を走査することによって得られた少なくとも２つのフレームの点群データに基づいて、各フレームの点群データにおける地上物要素の第１の座標を取得するステップを前記プロセッサーに実行させるときに、
前記レーザー走査デバイスによって、予め設定された走査経路に基づいて前記目標領域を走査して、前記少なくとも２つのフレームの点群データを取得し、前記目標領域が前記地上物要素を含む何れかの領域であるステップと、
前記各フレームの点群データに対して、前記レーザー座標系における前記地上物要素の第１の座標を抽出するステップと、
を実行させることを特徴とする請求項１３に記載のコンピューター可読記憶媒体。
【請求項１５】
前記コンピューター可読指令が前記プロセッサーによって実行されるときに、前記目標領域の地図データに基づいて、前記各フレームの点群データにおける地上物要素の車両座標系における第２の座標を決定するステップを前記プロセッサーに実行させるときに、
ナビゲーションシステムから前記目標領域の地図データを取得し、前記地図データには前記地上物要素が地図座標系における経緯度の座標及び標高座標が含まれるステップと、
前記各フレームの点群データに対して、前記目標領域の地図データに基づいて、前記地上物要素が前記車両座標系における第２の座標を決定するステップと、
を実行させることを特徴とする請求項１３に記載のコンピューター可読記憶媒体。
【請求項１６】
前記コンピューター可読指令が前記プロセッサーによって実行されるときに、前記各フレームの点群データに対して、前記地上物要素の第１の座標及び第２の座標に基づいて、前記各フレームの点群データの偏向姿勢を決定するステップを前記プロセッサーに実行させるときに、
前記車両座標系と前記レーザー座標系との初期偏向姿勢を取得するステップと、
前記各フレームの点群データに対して、前記初期偏向姿勢及び前記地上物要素の第２の座標に基づいて、前記地上物要素の第３の座標を決定し、前記第３の座標が前記レーザー座標系における前記地上物要素の座標であるステップと、
前記地上物要素の第１の座標及び第３の座標に基づいて、前記各フレームの点群データの偏向姿勢を決定するステップと、
を実行させることを特徴とする請求項１３に記載のコンピューター可読記憶媒体。
【請求項１７】
前記コンピューター可読指令が前記プロセッサーによって実行されるときに、前記地上物要素の第１の座標及び第３の座標に基づいて、前記各フレームの点群データの偏向姿勢を決定するステップを前記プロセッサーに実行させるときに、
前記地上物要素の第１の座標及び第３の座標に基づいて、各第１の点状要素と前記第１の点状要素に隣接する第２の点状要素との間の第１の距離、及び前記各第１の点状要素と前記第１の点状要素に隣接する線状要素との間の第２の距離を計算し、前記第１の点状要素が前記第１の座標に対応する地上物要素における点状要素であり、前記第２の点状要素が前記第３の座標に対応する地上物要素における点状要素であり、前記線状要素が前記第３の座標に対応する地上物要素における線状要素であるステップと、
前記第１の距離及び前記第２の距離に基づいて、前記各フレームの点群データの偏向姿勢を決定するステップと、
を実行させることを特徴とする請求項１６に記載のコンピューター可読記憶媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
［関連出願への相互参照］
本出願は、２０１７年０８月２３に中国特許庁に提出された、出願番号が２０１７１０７３１２５３.Ｘであって、発明の名称が「レーザー走査デバイスの標定方法、装置、デバイス及び記憶媒体」である中国特許出願に基づく優先権を主張するものであり、その全内容を本出願に参照により援用する。
【０００２】
［技術分野］
本出願は、自動運転技術分野に関し、特に、レーザー走査デバイスの標定方法、装置、デバイス及び記憶媒体に関する。
【背景技術】
【０００３】
自動運転技術の発展に伴い、自動運転車両におけるナビゲーションシステムは、自動運転車両がナビゲーション経路に沿って走行するように、ナビゲーション経路を提供することができる。同時に、自動運転車両はレーザー走査デバイスによって周囲環境をリアルタイムで走査して、周囲環境の３次元画像を取得することもできる。これにより、自動運転車両を、周囲環境及びナビゲーション経路と結合して走行させることができ、周囲環境の障害物を回避して、さらに運転の安全性を確保する。しかしながら、当該３次元画像が位置するレーザー座標系とナビゲーション経路が位置する車両座標系との間にはある程度の位置偏向及び角度偏向が存在するので、レーザー走査デバイスを使用する前に、当該レーザー走査デバイスを標定する必要もある。
【０００４】
関連技術では、レーザー走査デバイスを標定する手順は次の通りである。通常、キャリブレーションフィールドにマーカーを構築し、マーカー内に複数の位置が明らかになる標定点を設置することで、複数の標定点が含まれるキャリブレーションフィールドを確立する。また、キャリブレーションフィールドにおいて自動運転車両を座標原点とする車両座標系を確立し、従来のマッピング方法によって、車両座標系における各標定点の座標を手動で測定する。その後、レーザー走査デバイスを原点とするレーザー座標系を確立し、レーザー走査デバイスで当該キャリブレーションフィールドを走査することによって、１フレームの点群データを取得し、当該フレームの点群データにはキャリブレーションフィールドにおけるマーカーの表面点のセット、及び表面点のセットのうち各点のレーザー座標系における座標が含まれる。当該フレームの点群データに基づいて、表面点のセットのうち複数の標定点を手動で選択して、レーザー座標系における当該各標定点の座標を取得する。車両座標系における各標定点の座標、及びレーザー座標系における当該標定点の座標に従って、ＳＶＤ（Ｓｉｎｇｕｌａｒ  Ｖａｌｕｅ  Ｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ、特異値分解）アルゴリズムによって、車両座標系に対するレーザー座標系の偏向姿勢を計算し、当該偏向姿勢には、車両座標系に対するレーザー座標系の偏向位置の数値及び偏向角の数値が含まれ、当該偏向姿勢を直接にレーザー走査デバイスの外部パラメータの数値とする。ここで、当該偏向角はレーザー座標系のｘ軸（レーザー走査デバイスの正面）と車両座標系のｘ軸（自動運転車両の正面）との間の角度である。当該レーザー走査デバイス外部パラメータの数値によって、レーザー走査デバイスを標定する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本出願の実施例を実現する過程において、発明者は関連技術が少なくとも以下の問題を有することを見出した。
上記の方法は、キャリブレーションフィールドの手動確立を必要とし、そして、その後、手動測定又は識別の方法によって、各標定点の車両座標系における座標及びレーザー座標系における座標を決定する必要もある。結果として、上記レーザー走査デバイスの標定方法の効率が低くなる。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本出願の各種実施例によって、レーザー走査デバイスの標定方法、装置、デバイス及び記憶媒体を提供する。
【０００７】
レーザー走査デバイスの標定方法であって、前記方法は、
レーザー走査デバイスが目標領域を走査することによって得られた少なくとも２つのフレームの点群データに基づいて、各フレームの点群データにおける地上物要素の第１の座標を取得し、前記第１の座標がレーザー座標系における前記地上物要素の座標であることと、
前記目標領域の地図データに基づいて、前記各フレームの点群データにおける地上物要素の車両座標系における第２の座標を決定することと、
前記各フレームの点群データに対して、前記地上物要素の第１の座標及び第２の座標に基づいて、前記各フレームの点群データの偏向姿勢を決定することと、
前記レーザー走査デバイスを標定するために、前記少なくとも２つのフレームの点群データの偏向姿勢に基づいて、前記レーザー走査デバイスの外部パラメータの数値を計算することと、を含む。
【０００８】
レーザー走査デバイスの標定装置であって、前記装置は、
レーザー走査デバイスが目標領域を走査することによって得られた少なくとも２つのフレームの点群データに基づいて、各フレームの点群データにおける地上物要素の第１の座標を取得し、前記第１の座標がレーザー座標系における前記地上物要素の座標である取得モジュールと、
前記目標領域の地図データに基づいて、前記各フレームの点群データにおける地上物要素の車両座標系における第２の座標を決定するための第１の決定モジュールと、
前記各フレームの点群データに対して、前記地上物要素の第１の座標及び第２の座標に基づいて、前記各フレームの点群データの偏向姿勢を決定するための第２の決定モジュールと、
前記レーザー走査デバイスを標定するために、前記少なくとも２つのフレームの点群データの偏向姿勢に基づいて、前記レーザー走査デバイスの外部パラメータの数値を計算するための計算モジュールと、を含む。
【０００９】
メモリとプロセッサーを含むコンピューター装置であって、前記メモリにはコンピューター可読指令が格納され、前記コンピューター可読指令が前記プロセッサーによって実行されるときに、
レーザー走査デバイスが目標領域を走査することによって得られた少なくとも２つのフレームの点群データに基づいて、各フレームの点群データにおける地上物要素の第１の座標を取得し、前記第１の座標がレーザー座標系における前記地上物要素の座標であるステップと、
前記目標領域の地図データに基づいて、前記各フレームの点群データにおける地上物要素の車両座標系における第２の座標を決定するステップと、
前記各フレームの点群データに対して、前記地上物要素の第１の座標及び第２の座標に基づいて、前記各フレームの点群データの偏向姿勢を決定するステップと、
前記レーザー走査デバイスを標定するために、前記少なくとも２つのフレームの点群データの偏向姿勢に基づいて、前記レーザー走査デバイスの外部パラメータの数値を計算するステップと、
を前記プロセッサーに実行させる。
【００１０】
不揮発性コンピューター可読記憶媒体であって、コンピューター可読指令が記憶され、前記コンピューター可読指令が１つ又は複数のプロセッサーによって実行されるときに、
レーザー走査デバイスが目標領域を走査することによって得られた少なくとも２つのフレームの点群データに基づいて、各フレームの点群データにおける地上物要素の第１の座標を取得し、前記第１の座標がレーザー座標系における前記地上物要素の座標であるステップと、
前記目標領域の地図データに基づいて、前記各フレームの点群データにおける地上物要素の車両座標系における第２の座標を決定するステップと、
前記各フレームの点群データに対して、前記地上物要素の第１の座標及び第２の座標に基づいて、前記各フレームの点群データの偏向姿勢を決定するステップと、
前記レーザー走査デバイスを標定するために、前記少なくとも２つのフレームの点群データの偏向姿勢に基づいて、前記レーザー走査デバイスの外部パラメータの数値を計算するステップと、
前記１つ又は複数のプロセッサーに実行させる。
【００１１】
本出願の１つ又は複数の実施例の詳細は、以下の添付の図面及び説明に記載されている。本出願の他の特徴、目的、及び利点は、明細書、添付の図面、及び添付の特許請求の範囲から明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
本出願の実施例における技術的解決策をより明確に説明するために、実施例の説明で使用する図面を以下に簡単に説明する。明らかに、以下の説明における図面は本出願の幾つかの実施例に過ぎず、当業者にとって、いかなる創造的な作業もなしにそれらの図面に従って他の図面を得ることができる。
【００１３】
【図１】本出願の実施例による運転システムの概略図である。
【図２】本出願の実施例によるレーザー走査デバイスの標定方法を示すフローチャートである。
【図３】本出願の実施例による予め設定された走査経路の概略図である。
【図４】本出願の実施例による第１の距離の概略図である。
【図５】本出願の実施例による第２の距離の概略図である。
【図６】本出願の実施例によるレーザー走査デバイスの標定装置の概略構成図である。
【図７】本出願の実施例によるコンピューター装置の概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本出願の実施例における添付の図面を参照しながら、本出願の実施例における技術的解決策を明確かつ完全に説明する。記載する実施例は本出願の実施例の一部にすぎず、全ての実施例ではないことは明らかである。創造的な努力なしに本出願の実施例に基づいて当業者によって得られる他の全ての実施例も、本出願の範囲内である。
【００１５】
本出願の実施例はレーザー走査デバイスを標定する方法を開示する。ここで、当該レーザー走査デバイスは、ナビゲーションを必要とする任意の運転器に搭載されるレーザー走査デバイスであってもよい。例えば、当該レーザー走査デバイスは、自動運転車両、ドローン、又は、ナビゲーションを必要とするロボットなどの運転器に搭載されてもよく、これは本出願の実施例において特に限定されない。本出願の実施例は、車両に搭載されるレーザー走査デバイスのみを例に挙げて説明する。
【００１６】
図１は、本出願の実施例による運転システムの概略図である。当該運転システムは、レーザー走査デバイス１０１及びナビゲーションシステム１０２を含む。
【００１７】
ナビゲーションシステム１０２には地図データが予め記憶され、当該地図データは少なくとも地図座標系における目標領域内の各地上物要素の位置座標を含む。当該ナビゲーションシステム１０２はＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ  Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ、全地球測位システム）及びＩＭＵ（Ｉｎｅｒｔｉａｌ  Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ  Ｕｎｉｔ、慣性測定ユニット）を含む。ナビゲーションシステム１０２は、ＧＰＳを介して衛星信号を受信し、地図座標系における車両の現在位置座標をリアルタイムで測位することができる。当該ナビゲーションシステム１０２は、車両の現在位置座標及び車両の目的地位置座標に基づいて、地図データで車両のナビゲーション経路を決定し、車両が車両座標系におけるナビゲーション経路に沿って走行するように、地図座標系内の当該ナビゲーション経路に対応する経路座標を、地心座標系、地平直交座標（ENU）を介して車両座標系へ変換することができる。また、当該ＩＭＵに加速度計とジャイロスコープが集積され、車両の走行中に、ナビゲーションシステム１０２はＩＭＵによって車両座標系における車両の進路角と走行速度をリアルタイムで取得して、車両の走行状態をリアルタイムで監視することができる。
【００１８】
当該運転システムは、レーザー走査デバイス１０１をさらに含み、車両の走行中に、車両は、レーザー走査デバイス１０１によって周囲環境をリアルタイムで走査して、周囲環境のマルチフレームの点群データを取得することもでき、各フレームの点群データはレーザー座標系における周囲環境内の各障害物の位置座標を含み、障害物は、周囲環境内の固定の地上物要素及び移動の他の車両、歩行者などを含むが、これらに限定されない。また、レーザー走査デバイス１０１の外部パラメータに基づいて、レーザー座標系における周囲環境内の各障害物の位置座標を車両座標系へ変換し、車両は、車両座標系におけるナビゲーション経路及び周囲環境内の各障害物を結合して走行することができ、それによって、車両走行の安全性をさらに確保する。
【００１９】
以下、上記の運転システムに現れる名詞及び関連するいくつかの座標系とパラメータなどについて紹介する。
【００２０】
当該地図データは、ユーザーのニーズに応じて予め設置されて記憶されている走行予定領域の地図データであってもよい。さらに、地図データは、高精度の地図データでもよい。当該高精度の地図データは、センチメートルレベルの位置精度を有し、道路補助施設情報（信号機、電子アイ、交通標識など）及び動的交通情報を含む次世代ナビゲーション地図であり、当該高精度の地図データによってより正確にナビゲートすることができる。
【００２１】
ここで、当該車両は自動運転車両であってもよく、当該自動運転車両は、ナビゲーションシステム１０２によってナビゲーション路径を取得し、レーザー走査デバイス１０１によって周囲環境のマルチフレームの点群データを取得することによって、車両座標系におけるナビゲーション経路及び周囲環境内の各障害物と結合して自動運転車両を走行させ、さらに、自動運転車両が安全に走行できることを確保する。
【００２２】
当該地図座標系は一般にＷＧＳ８４（Ｗｏｒｌｄ  Ｇｅｏｄｅｔｉｃ  Ｓｙｓｔｅｍ  ｆｏｒ  １９８４、１９８４年世界測地座標系）であり、各地上物要素の位置座標は当該ＷＧＳ８４座標系における当該地上物要素の経緯度の座標及び標高座標である。
【００２３】
当該車両座標系は、車両を座標原点とし、車両が走行するときの正面をｘ軸の正方向とし、水平で左に向きかつｘ軸に垂直な方向をｙ軸の正方向とし、鉛直上方向をｚ軸の正方向とする座標系である。
【００２４】
当該レーザー座標系は、レーザー走査デバイスを座標原点とし、レーザー走査デバイスの正面をｘ軸の正方向とし、水平で左に向きかつｘ軸に垂直な方向をｙ軸の正方向とし、鉛直上方向をｚ軸の正方向とする座標系である。
【００２５】
当該地心座標系は、地球の重心を座標原点ｏとし、本初子午線平面と赤道面の交線の東への方向をｘ軸の正方向とし、地球の回転軸の北への方向をｚ軸の正方向とし、ｘｏｚ平面に垂直で右手の法則に従って決定される方向をｙ軸の正方向として確立される空間直交座標系である。
【００２６】
当該地平直交座標（ENU）は、サイトを座標系の原点とし、地球の楕円体の長い半軸の東への方向（東方向）をｘ軸の正方向とし、地球の楕円体の短い半軸の北への方向（北方向）をｙ軸の正方向とし、地球の楕円体の法線の上向き（天空方向）をｚ軸の正方向として確立される空間直交座標系である。
【００２７】
レーザー走査デバイスの外部パラメータは、レーザー座標系と車両座標系との間の偏向位置及び偏向角である。ここで、偏向位置は車両座標系に対するレーザー座標系のｘ軸、ｙ軸方向における偏向距離であり、当該偏向角はレーザー座標系のｘ軸と車両座標系のｘ軸との間の角度、即ち、レーザー走査デバイスの正面と当該車両が走行しているときの正面との間の角度である。また、本出願は、車両の進路角にも関する。当該進路角とは車両が走行しているときの正面と真北方向との間の角度である。
【００２８】
図２は、本出願の実施例によるレーザー走査デバイスの標定方法を示すフローチャートである。当該方法の実行本体は端末であり、当該端末は車載端末やデータ処理機能を備える任意の端末であってもよく、図２を参照すると、当該方法は以下のことを含む。
【００２９】
２０１、端末はレーザー走査デバイスによって、予め設定された走査経路に基づいて目標領域を走査して、少なくとも２つのフレームの点群データを取得し、当該目標領域は、当該地上物要素を含む何れかの領域である。
【００３０】
ここで、当該レーザー走査デバイスは、車両の周囲環境を走査するように、車両に搭載され、車両の前側又は側面に設置できる。当該予め設定された走査経路は、目標領域を走査するために設計された走行経路であってもよい。
【００３１】
本出願の実施例では、このステップは、端末が予め設定された走査経路を取得し、当該予め設定された走査経路を車両の走行経路として、当該予め設定された走査経路に沿って走行するように車両を制御することであってもよい。車両が当該予め設定された走査経路に沿って走行している間に、端末は予め設定された期間毎に、目標領域を１回走査するようにレーザー走査デバイスを制御して、１フレームの当該目標領域の点群データを取得する。全体の走行過程で、端末はレーザー走査デバイスを制御して少なくとも２回の走査を実行して、少なくとも２つのフレームの目標領域の点群データを取得する。当該各フレームの点群データには、目標領域内の各障害物の表面点のセット、及びレーザー座標系における各表面点の位置座標が含まれるが、これらに限定されない。ここで、当該予め設定された期間はユーザーのニーズに応じて設置して変更することができ、本出願の実施例において特に限定されない。例えば、当該予め設定された期間は１００ミリ秒、５秒などであり得る。
【００３２】
ここで、当該地上物要素は、目標領域内の固定された縁石、道路ガードレール、棒状の地上物又は交通標識などが含まれるが、これらに限定されない。当該地上物要素は目標領域内の位置が固定された物体であるので、目標領域内の地上物要素を標定点の基本要素として、各座標系における当該地上物要素の異なる座標を決定することによって、最終的にレーザー走査デバイスを標定することができる。
【００３３】
本出願の実施例では、当該目標領域は地上物要素を含む何れかの領域であってもよく、環境ノイズの干渉を回避するために、端末は、歩行者が少ない開放領域を目標領域として選択することができる。レーザー走査デバイスが当該目標領域を走査することによって得られたマルチフレームの点群データにおいて、他の車両などの不要なノイズデータが少ないので、環境ノイズの干渉が低減され、その後点群データに基づいて地上物要素の第１の座標を抽出する精度が向上する。
【００３４】
本出願の実施例では、当該予め設定された走査経路は、当該目標領域に基づいて決定された走査経路であってもよく、一般的には、決定された予め設定された走査経路は、当該目標領域を囲む環形経路である。発明者らは、実際の作業のときに、車両の走行中に、その走行方向が東、南、西、北などのいずれかの方向であってもよく、そのため、端末は、リング道路に沿って走行するように車両を制御することができ、各走行方向における目標領域の点群データを取得することができることを見出した。また、車両の走行中に、交通ルールを遵守しながら道路の一側を走行する必要があるため、端末が収集する各フレームの点群データは、左側又は右側の点群データである。従って、端末は、リング道路に沿って往復して走行するように車両を制御することができ、即ち、リング道路に沿って時計回りに一周走行し、続いて、当該リング道路に沿って反時計回りに一周走行するように車両を制御し、それによって、車両が道路の左側を走行するときも右側を走行するときも走査することができ、その後、各フレームの点群データの偏向姿勢に基づいてレーザー走査デバイス外部パラメータの数値を決定する精度を向上させる。
【００３５】
図３に示すように、当該目標領域はＡ領域であり、当該予め設定された走査経路は、Ａ領域を囲む環形経路であってもよく、即ち、端末は、起点Ｂからリング道路に沿って時計回りに一周走行して、起点Ｂに戻り、続いて、起点Ｂから反時計回りに当該リング道路に沿って一周走行するように車両を制御する。
【００３６】
２０２、各フレームの点群データに対して、端末は当該レーザー座標系における当該地上物要素の第１の座標を抽出する。
【００３７】
本出願の実施例では、各フレームの点群データには目標領域内の各障害物の表面点のセット及びレーザー座標系における各表面点の位置座標が含まれるので、端末は、各フレームの点群データから地上物要素の第１の座標を抽出する必要があり、当該第１の座標はレーザー座標系における当該地上物要素の座標である。
【００３８】
各フレームの点群データに対して、端末は、予め設定された抽出アルゴリズムによって、点群データから地上物要素に対応する点セットを抽出する。各地上物要素に対して、レーザー座標系における当該地上物要素に対応する点セットの位置座標セットを当該地上物要素の第１の座標として各フレームの点群データに含まれる地上物要素の第１の座標が取得される。ここで、当該予め設定された抽出アルゴリズムは、ユーザーのニーズに応じて設置して変更することができ、本出願の実施例において特に限定されない。例えば、当該予め設定された抽出アルゴリズムは、分割に基づく抽出アルゴリズム又は検出に基づく抽出アルゴリズムであってもよい。
【００３９】
なお、上記のステップ２０１-２０２は実際には、端末がレーザー走査デバイスによって目標領域を走査することによって得られた少なくとも２つのフレームの点群データに基づいて、各フレームの点群データのうち地上物要素の第１の座標を取得する具体的な実施形態である。しかしながら、上記の具体的な実施形態は、他の実施形態によっても置き換えられてもよく、上記の具体的な実施形態は実際には、リアルタイムで走査することによって点群データを取得することであり、実際のシナリオでは、予め走査して取得された履歴データから当該目標領域の少なくとも２つのフレームの点群データを取得することによって実現してもよく、本出願の実施例において特に限定されない。
【００４０】
２０３、端末は、ナビゲーションシステムから当該目標領域の地図データを取得し、当該地図データは、地図座標系における当該地上物要素の経緯度の座標及び標高座標を含む。
【００４１】
本出願の実施例では、車両のナビゲーションシステムには目標領域の地図データが記憶され、端末は、目標領域の領域情報に基づいてナビゲーションシステムから目標領域の地図データを取得することができる。当然ながら、ナビゲーションシステムには目標領域以外の任意の領域の地図データが記憶されてもよく、当該地図データは実際には、目標領域の高精度の地図データであり、そのため、当該目標領域の地図データは少なくとも地図座標系における目標領域内の地上物要素の位置座標を含む。ここで、領域情報は目標領域の領域識別子又は経緯度の範囲であってもよい。例えば、当該領域識別子は当該領域の名称であってもよい。
【００４２】
本出願の実施例では、端末は、当該目標領域の車両座標系とレーザー座標系との間における差を取得する必要があるため、端末が当該目標領域内の地上物要素の第１の座標を取得した後、端末は、地図座標系における当該地上物要素の位置座標を取得する必要があり、それによって、端末はその後、車両座標における当該地上物要素の第２の座標を決定する。
【００４３】
端末は、ナビゲーションシステムによって地図座標系における車両の現在位置座標を測位することができるため、各フレームの点群データに対して、端末が各フレームの点群データを取得するときに、ナビゲーションシステムにおける地図データによって、当該フレームの点群データに含まれる地上物要素の地図座標系における位置座標を取得し、当該位置座標を車両座標系における第２の座標に変換する必要がある。
【００４４】
1つの可能な実施形態では、領域情報は領域識別子であってもよく、端末は領域識別子と地図データとの対応関係を記憶してもよく、それに対応して、端末がナビゲーションシステムから当該目標領域の地図データを取得するステップは、端末が目標領域の領域識別子を取得し、当該目標領域の領域識別子に基づいて、領域識別子と地図データとの対応関係から、当該目標領域に対応する地図データを取得することであってもよい。
【００４５】
1つの可能な実施形態では、領域情報は経緯度の範囲であってもよく、端末は経緯度の範囲と地図データとの対応関係を記憶し、それに対応して、端末がナビゲーションシステムから当該目標領域の地図データを取得するステップは、端末が目標領域の経緯度の範囲を取得し、当該目標領域の経緯度の範囲に従って、経緯度の範囲と地図データとの対応関係から、当該目標領域に対応する地図データを取得することであってもよい。
【００４６】
２０４、端末は、当該各フレームの点群データに対して、当該目標領域の地図データに基づいて、当該車両座標系における当該地上物要素の第２の座標を決定する。
【００４７】
車両の走行中に、端末が各フレームの点群データを取得するときに、車両を原点とする車両座標系はそれに伴って移動するので、各フレームの点群データのうち対応する地上物要素の車両座標系における第２の座標を決定するために、各フレームの点群データに対して、端末は当該フレームの点群データを取得しながら、当該フレームの点群データに含まれる地上物要素に基づいて、当該地図データから、地図座標系における当該地上物要素の経緯度の座標及び標高座標を取得する。端末は地図座標系における当該地上物要素の経緯度の座標及び標高座標に基づいて、車両座標系における当該地上物要素の第２の座標を決定する。
【００４８】
そのため、端末が地図座標系における当該地上物要素の経緯度の座標及び標高座標に基づいて、車両座標系における当該地上物要素の第２の座標を決定する手順は、端末がまず、地図座標系における当該地上物要素の経緯度の座標及び標高座標を、地球の重心を原点とする地心座標系における位置座標に変換して、さらに、地心座標系における当該地上物要素の位置座標を、地平直交座標（ENU）における位置座標に変換することであってもよい。端末はナビゲーションシステムにおけるＩＭＵによって、車両の進路角を取得し、端末は当該進路角に基づいて、地平直交座標（ENU）における当該地上物要素の位置座標を車両座標系における第２の座標に変換する。
【００４９】
本出願の実施例では、地平直交座標（ENU）は車両座標系と比べると、座標原点が同じであり、ｘ、ｙ軸の正方向のみが異なり、車両座標系のｘ軸の正方向と地平直交座標（ENU）のｙ軸の正方向との間の角度が車両の進路角である。そのため、端末はまず、地上物要素を地図座標系から地心座標系を介して地平直交座標（ENU）に変換し、さらに車両の進路角に基づいて、最終的に地上物要素の第２の座標を取得することができる。
【００５０】
本出願の実施例では、ナビゲーションシステムによって取得された地図データにはシステム偏差が存在し、当該システム偏差は、当該地図データ内の地図座標系における地上物要素の位置座標と実際の地図座標系における当該地上物要素の位置座標との間の変位偏差である。そのため、第２の座標の決定の精度を向上させるために、端末は、当該システム偏差による第２の座標の影響を考える必要がある。具体的には、端末が当該進路角に基づいて、地平直交座標（ENU）における当該地上物要素の位置座標を車両座標系における第２の座標に変換する手順は、端末が地図データの初期システム偏差を取得し、当該初期システム偏差に基づいて、地平直交座標（ENU）における位置座標を調整することであってもよい。端末は当該進路角に基づいて、調整された位置座標を車両座標系における第２の座標に変換する。
【００５１】
ここで、当該位置座標を調整する手順は以下の手順として表すことができ、当該初期システム偏差は、（ｘ０’，ｙ０’）で表すことができ、即ち、端末は、地平直交座標（ENU）における地上物要素の位置座標を、ｘ軸の正方向にｘ０’個の単位距離だけ偏向し、ｙ軸の正方向にｙ０’個の単位距離だけ偏向する。
【００５２】
なお、上記のステップ２０３-２０４は実際には、端末が当該目標領域の地図データに基づいて、当該各フレームの点群データのうち地上物要素の車両座標系における第２の座標を決定する具体的な実施形態である。しかしながら、上記の具体的な実施形態は他の実施形態によって置き換えられてもよく、上記の具体的な実施形態は実際には、ナビゲーションシステムから目標領域の地図データを取得することによってさらに第２の座標を取得することであり、実際の作業のときに、端末はナビゲーションシステムから目標領域の地図データを予め取得し、目標領域の地図データを端末に記憶して、端末に記憶される目標領域の地図データに基づいて第２の座標を決定してもよく、本出願の実施例では特に限定されない。
【００５３】
本出願の実施例では、当該各フレームの点群データの偏向姿勢は、端末が各フレームの点群データを取得するときの、当該レーザー座標系と車両座標系との間の偏向姿勢であり、車両の移動に伴って、当該レーザースキャナを座標原点とするレーザー座標系、及び車両を座標原点とする車両座標系は共に移動するため、各フレームの点群データの偏向姿勢は同じでも異なってもよい。従って、端末は、以下のステップ２０５-２０７によって、各フレームの点群データの偏向姿勢を決定する必要がある。
【００５４】
２０５、端末は、当該車両座標系と当該レーザー座標系との間の初期偏向姿勢を取得する。
【００５５】
本出願の実施例では、当該偏向姿勢は、当該車両座標系と当該レーザー座標系との間の偏向位置の数値及び偏向角の数値を含む。当該車両座標系と当該レーザー座標系との間の偏向位置は、当該車両座標系におけるレーザー座標系の座標原点の位置座標で表すことができ、当該偏向角はレーザー座標系のｘ軸と車両座標系のｘ軸との間の角度で表すことができる。
【００５６】
本出願の実施例では、まず、ステップ２０５によって各フレームの点群データの初期偏向姿勢を決定し、その後、ステップ２０６-２０７によって、各フレームの点群データの偏向姿勢を決定する。ここで、当該初期偏向姿勢は初期偏向位置の数値及び初期偏向角の数値を含む。
【００５７】
このステップでは、端末は測定の方式によって、車両座標系とレーザー座標系との間の初期偏向姿勢を予め取得して記憶し、当該初期偏向姿勢を当該各フレームの点群データの初期偏向姿勢として使用することができる。具体的には、端末は、巻尺などの測定ツールで、当該車両座標系における当該レーザー走査デバイスの座標、及びレーザー座標系のｘ軸と車両座標系とｘ軸との間の角度を測定し、測定された座標を初期偏向位置の数値とし、測定された角度を初期偏向角の数値とすることができる。
【００５８】
２０６、当該各フレームの点群データに対して、端末は、当該初期偏向姿勢と当該地上物要素の第２の座標に基づいて、当該地上物要素の第３の座標を決定し、当該第３の座標は当該レーザー座標系における当該地上物要素の座標である。
【００５９】
このステップは、当該各フレームの点群データに対して、端末が当該フレームの点群データの初期偏向姿勢における初期偏向位置の数値に基づいて、当該地上物要素の第２の座標を位置偏向させ、端末が当該フレームの点群データの初期偏向姿勢における初期偏向角の数値に基づいて、位置偏向された第２の座標を角度偏向させることであってもよい。端末は、位置偏向及び角度偏向された位置座標を当該地上物要素の第３の座標として使用する。
【００６０】
ここで、当該初期偏向位置の数値は、（ｄｘ”，ｄｙ”）で表すことができ、当該初期偏向角はｄｙａｗ”で表すことができ、即ち、端末は当該地上物要素の第２の座標を、ｘ軸の正方向にｄｘ”個の単位距離だけ偏向し、ｙ軸の正方向にｄｙ”個の単位距離だけ偏向し、偏向された第２の座標を反時計回りにｄｙａｗ”個の単位角度だけ回転する。
【００６１】
２０７、端末は、当該地上物要素の第１の座標及び第３の座標に基づいて、当該各フレームの点群データの偏向姿勢を決定する。
【００６２】
本出願の実施例では、各フレームの点群データはいずれも１つの偏向姿勢に対応するので、端末はステップ２０７によってまず各フレームの点群データに対応する偏向姿勢を決定することができ、それによって、その後、マルチフレームの点群データに対応する偏向姿勢に基づいて、一般的規律を反映することができる偏向姿勢を決定することができる。
【００６３】
このステップは以下のステップ２０７１-２０７２によって実現することができる。
【００６４】
２０７１、端末は、当該地上物要素の第１の座標及び第３の座標に基づいて、各第１の点状要素と隣接する第２の点状要素との間の第１の距離、及び当該各第１の点状要素と隣接する線状要素との間の第２の距離を計算する。
【００６５】
本出願の実施例では、各フレームの点群データにおいて、各地上物要素は、点状要素及び線状要素によって構成され、ここで、当該第１の点状要素は当該第１の座標に対応する地上物要素のうち点状要素であり、当該第２の点状要素は当該第３の座標に対応する地上物要素のうち点状要素であり、当該線状要素は当該第３の座標に対応する地上物要素のうち線状要素である。
【００６６】
各フレームの点群データについて、第１の点状要素と隣接する要素との間の距離は、次のいずれかの方法で計算することができる。
【００６７】
第１の方法は、各フレームの点群データのうち地上物要素における第１の点状要素と第２の点状要素との間の第１の距離を算出して、その後、第１の座標及び第３の座標をマッチングする基準距離とする。
【００６８】
このステップでは、端末は、レーザー座標系における各第１の点状要素の位置座標、及びレーザー座標系における当該第１の点状要素と隣接する第２の点状要素の位置座標に基づいて、当該第１の点状要素と第２の点状要素との間の第１の距離を計算する。
【００６９】
なお、当該第１の点状要素と隣接する第２の点状要素は、第１の点状要素を中心とし、複数の第２の点状要素のうち第１の点状要素に最も近い第２の点状要素である。
【００７０】
図４に示すように、点Ｃは第１の点状要素であり、点Ｄは点Ｃと隣接する第２の点状要素であり、端末は点Ｃと点Ｄとの間の第１の距離を計算することができる。
【００７１】
第２の方法は、各フレームの点群データのうち地上物要素における第１の点状要素と線状要素との間の第２の距離を算出して、その後第１の座標と第３の座標をマッチングする基準距離とする。
【００７２】
ここで、当該第１の点状要素と隣接する線状要素との間の第２の距離は当該第１の点状要素から当該線状要素までの法線距離である。そのため、このステップでは、端末はレーザー座標系における各第１の点状要素の位置座標、及びレーザー座標系における当該第１の点状要素と隣接する線状要素の位置座標に基づいて、当該第１の点状要素と線状要素との間の法線距離を第２の距離として計算する。
【００７３】
なお、当該第１の点状要素と隣接する線状要素は、第１の点状要素を中心とし、複数の線状要素のうち第１の点状要素に最も近い線状要素である。
【００７４】
図５に示すように、点Ｃは第１の点状要素であり、ラインＬは点Ｃと隣接する線状要素であり、端末は、点ＣとラインＬとの間の法線距離を計算することによって、第２の距離を取得することができる。
【００７５】
このステップでは、端末は、複数の第１の点状要素の位置座標及び複数の第２の点状要素の位置座標によって、複数の第１の距離を決定し、複数の第１の点状要素の位置座標及び複数の線状要素の位置座標によって、複数の第２の距離を決定する。
【００７６】
２０７２、端末は、当該第１の距離及び当該第２の距離に基づいて、当該各フレームの点群データの偏向姿勢を決定する。
【００７７】
本出願の実施例では、端末は、当該地上物要素の第１の座標及び第３の座標に対する複数回の反復マッチングによって、当該各フレームの点群データの偏向姿勢を決定することができる。
【００７８】
そのプロセスは以下のステップａ-ｇを含む。
【００７９】
ステップａ：各フレームの点群データに対して、端末は、第１の距離及び第２の距離に基づいて、第１の距離が第１の予め設定された閾値よりも小さい第１の点状要素及び当該第１の点状要素に対応する第２の点状要素、ならびに、第２の距離が第１の予め設定された閾値よりも小さい第１の点状要素及び当該第１の点状要素に対応する線状要素を選択する。
【００８０】
ここで、当該第１の点状要素に対応する第２の点状要素は、端末が第１の距離を計算するときに、当該第１の点状要素と隣接する第２の点状要素である。当該第１の点状要素に対応する線状要素は、端末が第２の距離を計算するときに、当該第１の点状要素と隣接する線状要素である。
【００８１】
ステップｂ：端末は、選択された第１の点状要素と第２の点状要素、及び第１の点状要素と線状要素に基づいて、第１の座標と第３の座標との間の平均二乗誤差の表現式に基づいて、当該平均二乗誤差の数値を最小化する偏向行列を決定し、当該平均二乗誤差の数値を最小化する偏向行列を第１の座標と第３の座標との間の中間偏向行列として使用する。
【００８２】
ステップｃ：端末は、当該第１の座標と第３の座標との間の中間偏向行列に基づいて、当該フレームの点群データの初期偏向行列を更新し、更新された初期偏向行列と第２の座標とを乗算して、第４の座標を取得して、第１回の反復マッチングを完成する。
【００８３】
ここで、端末が当該第１の座標と第３の座標との中間偏向行列に基づいて、当該フレームの点群データの初期偏向行列を更新するステップは、端末が当該第１の座標と第３の座標との間の中間偏向行列と、当該フレームの点群データの初期偏向行列とを乗算して、更新された初期偏向行列を取得することであってもよい。
【００８４】
なお、上記のステップｃは実際には、車両座標系における第２の座標をレーザー座標系に再度変換することであり、その実施形態はステップ２０６と同様であり、ここで再度説明しない。
【００８５】
ステップｄ：端末は、当該地上物要素の第１の座標及び４の座標に基づいて、各第１の点状要素と隣接する第２の点状要素との間の第３の距離、及び当該各第１の点状要素と隣接する線状要素との間の第４の距離を計算する。
【００８６】
ここで、ステップｄは実際には、第１の座標及びレーザー座標系に再度変換された第４の座標に基づいて、第１の距離及び第２の距離を再計算することであり、その実施形態はステップ２０７１と同様であり、ここで再度説明しない。
【００８７】
ステップｅ：ステップａ-ｃにおける実施形態によって、再度更新された初期偏向行列を決定することによって、第２回の反復マッチングを完成する。
【００８８】
ステップｆ：上記のステップａ-ｅにおける実施形態によって、複数回の反復マッチングを完成する。複数回の反復中に、中間偏向行列に対応する平均二乗誤差の最小値が第２の予め設定された閾値よりも小さいときに、当該中間偏向行列に基づいて更新された初期偏向行列を取得し、取得した初期偏向行列を当該フレームの点群データの偏向行列として使用する。或いは、反復マッチングの回数が第３の予め設定された閾値に達するときに、最後の反復マッチングにおいて更新された初期偏向行列を取得し、取得した初期偏向行列を当該フレーム点群データの偏向行列として使用する。
【００８９】
ステップｇ：端末は、当該フレームの点群データの偏向行列に基づいて、当該フレームの点群データの偏向姿勢を決定する。
【００９０】
ここで、ステップｂは具体的に、端末が選択された第１の点状要素及び当該第１の点状要素に対応する第２の点状要素、ならびに第１の点状要素及び当該第１の点状要素に対応する線状要素に従って、以下の数１、即ち、平均二乗誤差の表現式によって、当該平均二乗誤差の数値を最小化する偏向行列を第１の座標と第３の座標との間の中間偏向行列として使用する。
【００９１】
【数１】
0006906691.tif 000002
【００９２】
ここで、Ｘは地上物要素の第１の座標であり、Ｙは地上物要素の第３の座標であり、Ｅ（Ｘ，Ｙ）は当該地上物要素の第１の座標と第３の座標との間の平均二乗誤差であり、ｘｉは第１の距離又は第２の距離が予め設定された閾値よりも大きくない複数の第１の点状要素のうち第ｉ個の第１の点状要素であり、ｙｉは当該第ｉ個の第１の点状要素に対応する第２の点状要素又は線状要素であり、ｍは第１の距離又は第２の距離が予め設定された閾値よりも大きくない第１の点状要素の個数であり、Ｍは第１の座標と第３の座標との間の中間偏向行列である。
【００９３】
本出願の実施例では、当該第１の座標と第３の座標との間の中間偏向行列はＭで表すことができる。
【数２】
0006906691.tif 000003
当該中間偏向行列には、第１の座標と第３の座標との間の偏向位置の数値（ｄｘ’，ｄｙ’）及び偏向角の数値ｄｙａｗ’が含まれる。
【００９４】
ここで、当該第１の予め設定された閾値、第２の予め設定された閾値及び第３の予め設定された閾値は、ユーザーのニーズに応じて設置して変更することができ、本出願の実施例において特に限定されない。例えば、当該第１の予め設定された閾値は、１メートル、０．５メートルなどであってもよい。当該第２の予め設定された閾値は、０．１、０．３などであってもよい。当該第３の予め設定された閾値は２０、１００などであってもよい。
【００９５】
なお、上記のステップ２０５-２０７は実際には、端末が当該各フレームの点群データに対して、当該地上物要素の第１の座標及び第２の座標に基づいて、当該各フレームの点群データの偏向姿勢を決定する具体的な実施形態である。しかしながら、上記の具体的な実施形態は、他の実施形態によっても置き換えられてもよく、上記の具体的な実施形態は実際には、車両座標系における第２の座標をレーザー座標系に変換し、第１の座標及び変換された第３の座標に基づいて、各フレームの点群データの偏向姿勢を決定することであり、実際の作業のときに、端末は、レーザー座標系における第１の座標を車両座標系に変換して、変換された第４の座標を取得し、第２の座標及び変換された第４の座標に基づいて、各フレームの点群データの偏向姿勢を決定してもよい。本出願の実施例において特に限定されない。
【００９６】
２０８、端末は、当該少なくとも２つのフレームの点群データの偏向姿勢と当該偏向位置、当該偏向角及びシステム偏差との間の観測方程式を確立し、当該各フレームの点群データに対して、端末は当該各フレームの点群データに対応する当該車両の進路角を取得する。
【００９７】
本出願の実施例では、当該レーザー走査デバイスの外部パラメータには、当該車両座標系と当該レーザー座標系との間の偏向位置及び偏向角が含まれ、ステップ２０３-２０４では、地図データにはシステム偏差が存在するので、当該地上物要素の第２の座標と車両座標系における当該地上物要素の実際な座標には偏差があり、各フレームの点群データの偏向姿勢を決定するときに、当該システム偏差による第２の座標への影響が考えられる。そのため、このステップでは、端末が観測方程式を確立するときに、当該システム偏差の影響を考える必要もある。
【００９８】
このステップでは、端末は、当該少なくとも２つのフレームの点群データの偏向姿勢、当該偏向位置、当該偏向角及び当該システム偏差に基づいて、観測方程式を次のように確立する。
【００９９】
【数３】
0006906691.tif 000004
【０１００】
ここで、システム偏差は（ｘ０,ｙ０）であり、偏向位置は（ｄｘ,ｄｙ）であり、偏向角はｄｙａｗであり、（ｄｘｉ’,ｄｙｉ’）は当該少なくとも２つのフレームの点群データのうち第ｉフレームの点群データの偏向位置の数値であり、ｄｙａｗｉ’は当該少なくとも２つのフレームの点群データのうち第ｉフレームの点群データの偏向角の数値であり、ｙａｗｉは当該少なくとも２つのフレームの点群データのうち第ｉフレームの点群データに対応する進路角であり、ｋは点群データの総フレーム数である。
【０１０１】
なお、レーザー座標系において、システム偏差をｘ軸方向における投影、及びｙ軸方向における投影に変換することができ、当該システム偏差が地図データにおける誤差であるので、実際の作業のときに、地平直交座標（ENU）を介して車両座標系に変換し、地平直交座標（ENU）及び車両座標系はいずれも車両を座標原点とし、ｘ軸、ｙ軸の正方向が異なり、地平直交座標（ENU）のｙ軸の正方向と車両座標系のｘ軸の正方向との間の角度は車両の進路角に等しい。
【０１０２】
そのため、各フレームの点群データに対して、端末は当該フレームの点群データに対応する車両の進路角を取得する必要があり、当該手順は、端末が各フレームの点群データを取得すると同時に、端末が当該ナビゲーションシステムにおけるＩＭＵによって、当該フレームの点群データに対応する車両の進路角を取得することであってもよい。
【０１０３】
２０９、端末は、当該進路角と当該各フレームの点群データの偏向姿勢に基づいて、当該観測方程式における当該偏向位置の数値、当該偏向角の数値を計算する。
【０１０４】
このステップでは、端末は、当該少なくとも２つのフレームの点群データの偏向姿勢を当該観測方程式に代入することによって、当該少なくとも２つのフレームの点群データの偏向姿勢に基づいて、当該観測方程式における当該偏向位置の数値、当該偏向角の数値及びシステム偏差の数値を計算することができる。
【０１０５】
ここで、理論的には少なくとも２つのフレームの点群データの偏向姿勢に基づくだけで、当該観測方程式における当該偏向位置の数値、当該偏向角の数値及び当該システム偏差の数値を決定することができる。ランダムノイズの影響を低減するために、比較的ロバストなレーザー走査デバイス外部パラメータの数値を取得し、本出願の実施例では、端末はｎフレームの点群データの偏向姿勢（ｎは２より大きい正の整数である）、及び当該ｎフレームの点群データの偏向姿勢における各フレームの点群データに対応する車両の進路角を取得し、各フレームの点群データの偏向姿勢、及び対応する進路角をそれぞれ当該観測方程式に代入して、最小二乗法を使用して、当該観測方程式における当該偏向位置の数値、当該偏向角の数値及び当該システム偏差の数値を計算することができ、ｎフレームの点群データの偏向姿勢によって、各フレームの点群データに存在する可能性があるランダムノイズの干渉が低減されるので、誤差が減少し、ひいては、決定されたレーザー走査デバイス外部パラメータの数値がより正確になる。
【０１０６】
なお、上記のステップ２０８-２０９は実際には、端末が当該少なくとも２つのフレームの点群データの偏向姿勢に基づいて、当該レーザー走査デバイスの外部パラメータの数値を計算して、当該レーザー走査デバイスを標定する具体的な実施形態である。しかしながら、上記の具体的な実施形態は、他の実施形態によって置き換えられてもよく、上記の具体的な実施形態は実際には、偏向姿勢と偏向位置、偏向角及びシステム偏差との間の観測方程式を確立することによってレーザー走査デバイス外部パラメータの数値を決定することである。実際の操作では、端末は、当該観測方程式を事前に確立して記憶するか、又は当該観測方程式の機能と同じプログラム指令を事前に記述及び記憶することができ、端末は、観測方程式を直接取得して、当該レーザー走査デバイス外部パラメータの数値を決定するか、又は当該プログラム指令を直接取得して、当該プログラム指令を実行して、当該レーザー走査デバイス外部パラメータの数値を決定する。
【０１０７】
端末は、当該レーザー走査デバイス外部パラメータの数値を決定した後、当該レーザー走査デバイス外部パラメータの数値によって、車両におけるレーザー走査デバイスを標定し、さらに、決定されたシステム偏差の数値によって、ナビゲーションシステムを標定することで、標定されたレーザー走査デバイスによって提供された点群データ及び標定されたナビゲーションシステムによって提供された地図データを参照して車両を走行させ、運転の安全性を向上させる。
【０１０８】
本出願の実施例では、端末は、レーザー走査デバイスが目標領域を走査することによって得られた少なくとも２つのフレームの点群データに基づいて、各フレームの点群データにおける地上物要素の第１の座標を取得することができ、当該第１の座標はレーザー座標系における当該地上物要素の座標であり、さらに、端末は、車両の当該目標領域の地図データに基づいて、当該各フレームの点群データにおける車両座標系における地上物要素の第２の座標を直接決定することができ、それによって、当該第１の座標及び第２の座標に基づいて、後続の処理が直接行われ、手動でキャリブレーションフィールドを確立して手動測定する手順が省略され、第１の座標及び第２の座標の決定の効率が向上し、それによってレーザー走査デバイスを標定する効率が向上する。また、当該各フレームの点群データに対して、端末は、当該地上物要素の第１の座標及び第２の座標に基づいて、当該各フレームの点群データの偏向姿勢を決定し、続いて、当該車両における当該レーザー走査デバイスを標定するために、当該少なくとも２つのフレームの点群データの偏向姿勢に基づいて、当該レーザー走査デバイスの外部パラメータの数値を計算する。端末は、マルチフレームの点群データに基づいて当該レーザー走査デバイスの外部パラメータの数値を計算するので、各フレームの点群データにおけるランダムノイズの干渉が低下し、それによって誤差が減少し、ひいては、レーザー走査デバイス外部パラメータの決定の精度が向上する。
【０１０９】
図６は、本出願の実施例によって提供されるレーザー走査デバイスの標定装置の概略構成図である。図６を参照すると、当該装置は、取得モジュール６０１、第１の決定モジュール６０２、第２の決定モジュール６０３、及び計算モジュール６０４を含む。
【０１１０】
当該取得モジュール６０１は、レーザー走査デバイスが目標領域を走査することによって得られた少なくとも２つのフレームの点群データに基づいて、各フレームの点群データにおける地上物要素の第１の座標を取得し、当該第１の座標はレーザー座標系における当該地上物要素の座標である。
【０１１１】
当該第１の決定モジュール６０２は、車両の当該目標領域の地図データに基づいて、当該各フレーム点群データにおける車両座標系における地上物要素の第２の座標を決定する。
【０１１２】
当該第２の決定モジュール６０３は、当該各フレームの点群データに対して、当該地上物要素の第１の座標及び第２の座標に基づいて、当該各フレームの点群データの偏向姿勢を決定する。
【０１１３】
当該計算モジュール６０４は、当該レーザー走査デバイスを標定するために、当該少なくとも２つのフレームの点群データの偏向姿勢に基づいて、当該レーザー走査デバイスの外部パラメータの数値を計算する。
【０１１４】
任意選択で、当該取得モジュール６０１は、
レーザー走査デバイスによって、予め設定された走査経路に基づいて当該目標領域を走査して、当該少なくとも２つのフレームの点群データを取得し、当該目標領域は地上物要素を含む何れかの領域である走査ユニットと、
当該各フレームの点群データに対して、当該レーザー座標系における当該地上物要素の第１の座標を抽出するための抽出ユニットと、を含む。
【０１１５】
任意選択で、当該第１の決定モジュール６０２は、
当該車両のナビゲーションシステムから当該目標領域の地図データを取得し、当該地図データには地図座標系における当該地上物要素の経緯度の座標及び標高座標が含まれる第１の取得ユニットと、
当該各フレームの点群データに対して、当該目標領域の地図データに基づいて、当該車両座標系における当該地上物要素の第２の座標を決定するための第１の決定ユニットと、を含む。
【０１１６】
任意選択で、当該第２の決定モジュール６０３は、
当該車両座標系と当該レーザー座標系との間の初期偏向姿勢を取得するための第２の取得ユニットと、
当該各フレームの点群データに対して、当該初期偏向姿勢及び当該地上物要素の第２の座標に基づいて、当該地上物要素の第３の座標を決定し、当該第３の座標が当該レーザー座標系における当該地上物要素の座標である第２の決定ユニットと、
当該地上物要素の第１の座標及び第３の座標に基づいて、当該各フレームの点群データの偏向姿勢を決定するための第３の決定ユニットと、を含む。
【０１１７】
任意選択で、当該第３の決定ユニットは、
当該地上物要素の第１の座標及び第３の座標に基づいて、各第１の点状要素と前記第１の点状要素に隣接する第２の点状要素との間の第１の距離、及び当該各第１の点状要素と前記第１の点状要素に隣接する線状要素との間の第２の距離を計算し、当該第１の点状要素が当該第１の座標に対応する地上物要素における点状要素であり、当該第２の点状要素が当該第３の座標に対応する地上物要素における点状要素であり、当該線状要素が当該第３の座標に対応する地上物要素における線状要素である計算サブユニットと、
当該第１の距離及び当該第２の距離に基づいて、当該各フレームの点群データの偏向姿勢を決定するための決定サブユニットと、を含む。
【０１１８】
任意選択で、当該レーザー走査デバイスの外部パラメータには当該車両座標系と当該レーザー座標系との間の偏向位置及び偏向角が含まれ、当該計算モジュール６０４は、
当該少なくとも２つのフレームの点群データの偏向姿勢と当該偏向位置、当該偏向角及びシステム偏差との間の観測方程式を確立するための確立ユニットであって、当該システム偏差が当該車両のナビゲーションシステムと当該地図データとの間の偏差である確立ユニットと、
当該各フレームの点群データに対して、当該各フレームの点群データに対応する当該車両の進路角を取得するための第３の取得ユニットと、
当該進路角と当該各フレームの点群データの偏向姿勢に基づいて、当該観測方程式における当該偏向位置の数値及び当該偏向角の数値を計算するための計算ユニットと、を含む。
【０１１９】
本出願の実施例では、端末は、レーザー走査デバイスが目標領域を走査することによって得られた少なくとも２つのフレームの点群データに基づいて、各フレームの点群データにおける地上物要素の第１の座標を取得することができ、当該第１の座標はレーザー座標系における当該地上物要素の座標であり、さらに、端末は、車両の当該目標領域の地図データに基づいて、当該各フレームの点群データにおける地上物要素の車両座標系における第２の座標を直接決定することができ、それによって、当該第１の座標及び第２の座標に基づいて、後続の処理が直接行われ、手動でキャリブレーションフィールドを確立して手動測定する手順が省略され、第１の座標及び第２の座標の決定の効率が向上し、それによってレーザー走査デバイスを標定する効率が向上する。また、当該各フレームの点群データに対して、端末は、当該地上物要素の第１の座標及び第２の座標に基づいて、当該各フレームの点群データの偏向姿勢を決定し、続いて、当該車両における当該レーザー走査デバイスを標定するために、当該少なくとも２つのフレームの点群データの偏向姿勢に基づいて、当該レーザー走査デバイスの外部パラメータの数値を計算する。端末は、マルチフレームの点群データに基づいて当該レーザー走査デバイスの外部パラメータの数値を計算するので、各フレームの点群データにおけるランダムノイズの干渉が低下し、それによって誤差が減少し、ひいては、レーザー走査デバイス外部パラメータの決定の精度が向上する。
【０１２０】
上記の任意の技術的解決策の全ては、本開示の任意の実施形態を形成するために任意の組み合わせで使用してもよく、本明細書でさらに説明しない。
【０１２１】
なお、上記実施例によって提供されるレーザー走査デバイスの標定装置は、レーザー走査デバイスの標定では、上記の各機能モジュールの分割のみが例示され、実際の適用では、必要に応じて、上記機能を、異なる機能モジュールによって完成するように割り当てることができ、即ち、端末の内部構成は異なる機能モジュールに分割され、上述の機能の全部又は一部を完成する。また、上記実施例によって提供されるレーザー走査デバイスの標定装置はレーザー走査デバイスの標定方法の実施例と同じ構想に属し、具体的な実現手順について方法の実施例を参照し、詳細はここでは繰り返さない。
【０１２２】
図７は、本出願の実施例によるコンピューター装置７００の概略構成図である。図７を参照すると、当該コンピューター装置７００は、プロセッサーとメモリを含み、通信インタフェースと通信バスをさらに含んでもよく、入出力インタフェースと表示装置をさらに含んでもよく、プロセッサー、メモリ、入出力インタフェース、表示装置及び通信インタフェースは通信バスを介して互いに通信を完了する。メモリは、不揮発性記憶媒体と内部メモリを含む。当該コンピューター装置の不揮発性記憶媒体にはオペレーティングシステムが記憶され、プロセッサーによって実行されるとプロセッサーにレーザー走査デバイスの標定方法を実現させるコンピューター可読指令が記憶される。当該内部メモリには、プロセッサーによって実行されるとプロセッサーにレーザー走査デバイスの標定方法を実行させるコンピューター可読指令が格納されてもよい。
【０１２３】
通信バスは、説明された要素を接続し、これらの要素間の伝送を実現する回路である。例えば、プロセッサーは、通信バスを介して他の要素からコマンドを受信し、受信したコマンドを復号化し、復号化したコマンドに従って、計算又はデータ処理を実行する。メモリは、例えばカーネル（ｋｅｒｎｅｌ）、ミドルウェア（ｍｉｄｄｌｅｗａｒｅ）、アプリケーションプログラミングインタフェース（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ  Ｐｒｏｇｒａｍｍｉｎｇ  Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ、ＡＰＩ）、及びアプリケーションのようなプログラムモジュールを含むことができる。当該プログラムモジュールは、ソフトウェア、ファームウェア又はハードウェア、或いはそれらのうちの少なくとも２つから構成することができる。入出力インタフェースは、入出力装置（例えば、センサ、キーボード、タッチスクリーン）を介してユーザーによって入力されたコマンド又はデータを転送する。表示デバイスは、様々な情報をユーザーに表示する。通信インタフェースは、コンピュータデバイス７００を他のネットワークデバイス、ユーザーデバイス、ネットワークと接続する。例えば、通信インタフェースは、他の外部ネットワークデバイス又はユーザーデバイスに接続するために有線又は無線によってネットワークに接続することができる。無線通信は、ワイヤレスフィデリティ（Ｗｉｒｅｌｅｓｓ  Ｆｉｄｅｌｉｔｙ、ＷｉＦｉ）、ブルートゥース（Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ、ＢＴ）、近距離無線通信（Ｎｅａｒ  Ｆｉｅｌｄ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ、ＮＦＣ）、全地球測位システム（Ｇｌｏｂａｌ  Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ、ＧＰＳ）、及びセルラー通信（ｃｅｌｌｕｌａｒ  ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ）（例えば、長期進化技術（Ｌｏｎｇ  Ｔｅｒｍ  Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ、ＬＴＥ）、長期進化技術のその後の進化（Ｌｏｎｇ  Ｔｅｒｍ  Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ−Ａｄｖａｎｃｅｄ、ＬＴＥ-Ａ）、符号分割多元接続（Ｃｏｄｅ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ａｃｃｅｓｓ、ＣＤＭＡ）、広帯域符号分割多元接続（Ｗｉｄｅｂａｎｄ  ＣＤＭＡ、ＷＣＤＭＡ）、ユニバーサル移動体通信システム（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ  Ｍｏｂｉｌｅ  Ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ  Ｓｙｓｔｅｍ、ＵＭＴＳ）、無線ブロードバンドアクセス（Ｗｉｒｅｌｅｓｓ  Ｂｒｏａｄｂａｎｄ、ＷｉＢｒｏ）及び移動体通信用グローバルシステム（Ｇｌｏｂａｌ  Ｓｙｓｔｅｍ  ｆｏｒ  Ｍｏｂｉｌｅ  ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ、ＧＳＭ））のうちの少なくとも１つを含むことができ、有線通信は、ユニバーサルシリアルバス（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ  Ｓｅｒｉａｌ  Ｂｕｓ、ＵＳＢ）、高品位マルチメディアインタフェース（Ｈｉｇｈ  Ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｍｅｄｉａ  Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ、ＨＤＭＩ）、非同期伝送標準インタフェース（Ｒｅｃｏｍｍｅｎｄｅｄ  Ｓｔａｎｄａｒｄ  ２３２、ＲＳ-２３２）、及び普通の電話サービス（Ｐｌａｉｎ  Ｏｌｄ  Ｔｅｌｅｐｈｏｎｅ  Ｓｅｒｖｉｃｅ、ＰＯＴＳ）のうちの少なくとも１つを含むことができる。ネットワークは、電気通信ネットワーク及び通信ネットワークとすることができる。通信ネットワークは、コンピュータネットワーク、インターネット、モノのインターネット、電��ネットワークとすることができる。コンピュータデバイス７００は、通信インタフェースを介してネットワークに接続することができ、他のネットワークデバイスと通信するためにコンピューター装置７００によって使用されるプロトコルは、アプリケーション、アプリケーションプログラミングインタフェース(Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ  Ｐｒｏｇｒａｍｍｉｎｇ  Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ、ＡＰＩ）、ミドルウェア、カーネル、及び通信インタフェースの少なくとも１つによってサポートできる。
【０１２４】
例示的実施例では、例えば、コンピューター可読指令が記憶されるメモリなどのコンピュータプログラムが記憶されるコンピューター可読記憶媒体も提供される。上記コンピューター可読指令がプロセッサーによって実行されるときに上記実施例におけるレーザー走査デバイスの標定方法を実現する。例えば、前記コンピューター可読記憶媒体は、読み取り専用メモリ（Ｒｅａｄ-Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ、ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ、ＲＡＭ）、コンパクトディスク読み取り専用メモリ(Ｃｏｍｐａｃｔ  Ｄｉｓｃ  Ｒｅａｄ−Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ、ＣＤ-ＲＯＭ）、磁気テープ、フロッピーディスク和光学データ記憶装置などであり得る。
【０１２５】
当業者であれば、上記の実施形態を実現するステップの全部又は一部をハードウェアによって完成することができ、或いはプログラムによって関連ハードウェアを完成するように指示することができることを理解することができる。前記プログラムは、読み取り専用メモリ、磁気ディスク、又は光ディスクなどであり得るコンピューター可読記憶媒体に記憶することができる。
【０１２６】
上記の説明は、本出願の好ましい実施例にすぎず、本出願を限定することを意図するものではない。本出願の精神及び原則の範囲内で行われる任意の修正、等価の置換、改良などは、本出願の保護範囲内に含まれることが意図されている。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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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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