Patent ES-2855119-T3 (ES)
Title: Método y dispositivo para el mapeo y la localización en tiempo real
Inventor: SEQUEIRA VITOR
IPC: G01S17/42
Filed: 2016-04-11
Granted: 2021-09-23
Abstract: Un método para el mapeo en tiempo real, la localización y el análisis de cambios de un entorno, en particular en un entorno sin GPS, que comprende las siguientes etapas: (A) si no existe un mapa de referencia 3D del entorno, construir un mapa de referencia 3D de dicho entorno mediante (a) obtener el entorno con un escáner de rango láser (1) móvil en tiempo real a una velocidad de al menos 5 tramas por segundo, para proporcionar datos de escáner 3D, (b) construir una presentación de mapa utilizando los datos del escáner 3D para cada una de la pluralidad de poses del escáner de rango láser (1), teniendo cada pose una nube de puntos asociada definida por los datos del escáner 3D, teniendo la presentación del mapa una estructura de datos configurada para manejar de manera nativa puntos 3D, que se basa en una estructura híbrida compuesta por una estructura de vóxeles dispersa utilizada para indexar una lista compacta y densa de características en la presentación del mapa, lo que permite un acceso aleatorio en tiempo constante en coordenadas de vóxeles independientemente del tamaño del mapa, y un almacenamiento eficiente de los datos con escalabilidad sobre el entorno, y (c) construir, utilizando la presentación del mapa, el mapa de referencia 3D para el entorno utilizando un marco de localización y mapeo simultáneo 3D (3D SLAM), comprendiendo dicho edificio (i) utilizar un módulo de odómetro, estimando una pose actual del escáner de rango láser (1) en base al registro de una última nube de puntos en una presentación de mapa local, (ii) utilizar un módulo de optimización de trayectoria local, refinando la trayectoria de un conjunto de nubes de puntos para minimizar la deriva en la presentación del mapa local, y (iii) realizar fuera de línea una optimización de trayectoria global mediante la reconstrucción de un mapa completo del entorno teniendo en cuenta los cierres de bucles de trayectorias, formando de este modo dicho mapa de referencia 3D; y (B) en base a un mapa de referencia 3D existente del entorno, realizar un mapeo en tiempo real, localización y análisis de cambios de dicho entorno (d) obteniendo el entorno con un escáner de rango láser (1) en tiempo real a una velocidad de al menos 5 tramas por segundo, para proporcionar datos de escáner 3D, (e) durante el reconocimiento de lugar, identificando una ubicación actual del escáner de rango láser (1) dentro del entorno sin conocimiento previo de la pose del escáner de rango láser durante el reconocimiento de lugar, y calculando previamente descriptores simples y compactos de una escena obtenida por el escáner de rango láser (1) utilizando un espacio de búsqueda reducido dentro de la escena para autolocalizar el escáner en tiempo real, comprendiendo cada descriptor de la escena una imagen de rango de bins regulares, donde cada bin tiene un valor de rango medio estimado, (f) después de determinar la ubicación del escáner en el entorno, realizando un seguimiento de la pose del escáner registrando los datos del escáner actual dentro de dicho mapa de referencia 3D existente del entorno utilizando el método de punto más cercano iterativo estándar que emplea datos que comprenden información del vecino más cercano almacenada en el mapa de referencia 3D, (g) calculando la distancia entre cada punto de escaneo en los datos de escáner actuales y el punto más cercano en el mapa de referencia 3D, en donde el análisis de cambio se realiza aplicando un umbral a esta distancia, por lo que cada punto en los datos de escáner actuales que no tiene un vecino correspondiente en el modelo de referencia se considera un cambio, (h) mostrando información sobre el mapa de referencia 3D y los datos actuales del escáner 3D en una interfaz de usuario en tiempo real, estando dicha información preferiblemente en codificada en color de acuerdo con una clasificación de cambio / no cambio de dicha información.