无人驾驶汽车系统入门(十三)——正态分布变换(NDT)配准与无人车定位

本文介绍了一种用于无人车的厘米级定位技术——正态分布变换(NDT)。该技术依赖于高精度地图和激光雷达数据,能够在已知地图的情况下实现精准定位。与SLAM不同,NDT更适合远距离行驶中的无人车定位。

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转自:http://blog.youkuaiyun.com/adamshan/article/details/79230612


定位即确定无人车在这个世界中的哪个位置,是无人驾驶技术栈中必不可少的一部分。对于无人车而言,对定位的要求极高,一般情况下,我们希望我们的无人车能够达到 厘米级 的定位精度,单纯使用GPS能够达到米级别的定位,显然,无人车的定位模块需要其他的技术支持以进一步提高定位的精度。本文介绍一种依赖于高精度地图和激光雷达的定位技术——正态分布变换(Normal Distributions Transform, NDT)。它能实现满足无人车需求的厘米级的定位需求。

无人车系统中的定位问题
无人车的定位问题,实际上就是要找出无人车当前在地图的那个位置(并且要求精度在厘米级别)。其中有一类方法被称为即时定位与地图构建(simultaneous localization and mapping,SLAM),它能够实现导航定位而不需要地图,然而,真正实现无人车的SLAM是非常困难的,作为交通工具,远距离的行驶会使得实时构建地图的偏差变大。所以,在已经拥有高精度地图的前提下去做无人车的定位,是更加现实,简单的。NDT就是一类利用已有的高精度地图和激光雷达实时测量数据实现高精度定位的技术。

正态分布变换有点类似amcl中计算激光点距离障碍栅格距离的形式。

图文和公式显示效果不好,移步原博客看后续内容。

 

参考资源链接:[改进SURF的NDT算法:地面激光扫描点云高效](https://wenku.youkuaiyun.com/doc/4hzug2ky7a?utm_source=wenku_answer2doc_content) 为了实现地面激光扫描中的点云精确,改进的正态分布变换NDT算法结合了SURF算法,从而提高了的精度并减少了运算时间。具体步骤如下: 首先,需要了解点云的基本概念,即将两个或多个点云数据集对齐的过程。点云通常用于SLAM(同时定位地图构建)或三维重建等任务。传统的NDT算法是一种概率框架,用于处理点云数据的问题,通过迭代优化来确定一个最佳的变换矩阵,以最小化两组点云之间的分布差异。 改进的NDT算法在处理地面激光扫描数据时,采用了SURF算法来提取关键的表面特征点。SURF是一种用于图像处理的特征点检测和描述算法,它能在尺度变化和旋转变化下保持不变性。通过SURF算法提取的特征点对具有良好的重复性和鲁棒性,是进行点云的关键。 接下来,将点云数据影像化,即将三维点云转换为二维图像的形式,这样可以利用图像处理技术来辅助过程。在影像化的过程中,要考虑到点云的分辨率,确保特征点在转换后的图像中依然具有代表性和可匹性。 改进的NDT算法在初始匹阶段采用单位矩阵作为变换矩阵的起始点,然后将点云进行体素化处理。体素化是将三维空间划分为小的立方体单元,这有助于减少计算的复杂度,并通过概率分布函数对点云进行精细的。 最后,通过迭代的方式优化变换矩阵,不断调整以匹特征点对,直到达到预设的阈值或者达到迭代次数限制。在这个过程中,算法会评估的精度,确保结果的确性,并通过减少迭代次数来缩短运算时间。 总体来说,这种结合了SURF算法的改进NDT方法为点云提供了一种既确又快速的解决方案。在实际应用中,这不仅能够提高的精度,还可以大幅提升处理效率,特别是在需要处理大规模地面激光扫描数据的场合。 为了进一步深入了解和实践该算法,建议参考《改进SURF的NDT算法:地面激光扫描点云高效》一文。该文献详细介绍了该算法的理论背景、实现步骤以及在地面激光扫描中的应用效果,对于点云技术的学习和研究具有重要参考价值。 参考资源链接:[改进SURF的NDT算法:地面激光扫描点云高效](https://wenku.youkuaiyun.com/doc/4hzug2ky7a?utm_source=wenku_answer2doc_content)
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