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最新开源!基于固态激光雷达Livox的建图与定位系统!提供Docker自测!

计算机视觉life • 1 周前 • 81 次点击  

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今天介绍一个最新的SLAM开源算法,作者开源了一套完整易用的、基于固态激光雷达Livox的SLAM系统。为了方便各位感兴趣读者的尝试,作者还提供了相应的Docker镜像文件和测试数据集。

开源链接如下:欢迎star,fork,watch

Livox-Mapping: 

https://github.com/PJLab-ADG/Livox-Mapping

Livox-Localization: 

https://github.com/SiyuanHuang95/Livox-Localization

Docker: 

https://hub.docker.com/r/siyuanhuang95/livox_slam


在自主移动机器人的任务执行过程中,实时获得自身当前位姿是要解决的基本问题之一。目前,以激光雷达为主传感器进行点云地图构建,并用scan-map匹配的方式定位是当前的主流方案。但是传统的多线激光雷达成本高,体积大,装配复杂,不适合在一些小型、成本敏感的移动机器人上使用。而固态激光雷达以其成本低、集成度高、方便装配的优势,近年来在机器人领域引起了广泛关注。但固态激光雷达视场小,扫描模式不规则的特点,也为SLAM算法的适配带来了新的困难。


本工作给出了一套完整易用的、使用固态激光雷达进行地图构建的系统。该系统的前端部分是基于开源的里程计框架LIO-Livox开发的,后端则加入了基于ScanContext的位姿图优化。此外,我们添加了更多约束以提高建图性能。同时我们在Livox-Localization中为您提供了一个简单的基于激光雷达地图的定位模块,可以测试点云建图的效果。为了方便各位感兴趣读者的尝试,我们提供了相应的Docker镜像文件和测试数据集。

下面分别介绍我们在LIO-Livox基础上添加的部分新特性。

  • 回环检测

在回环检测部分,我们使用Scan Context点云描述子进行回环检测,并将回环约束加入到求解器中进行优化。通过回环,我们可以减小在大场景下里程计位姿估计的累计误差。下面给出开启与关闭回环的效果对比。

开启闭环检测

关闭闭环检测

  • 地面约束

在激光雷达建图算法中,经常会出现z轴漂移的问题。而固态激光雷达由于FoV小,这个问题会更加明显。为了应对这个问题,我们受hdl_graph_slam的启发,将地面约束加入了优化求解器中。下面给出加入地面约束后与加入之前的效果对比。

加入地面约束

不加地面约束


  • 多包建图

在实际的建图过程中,我们经常会多次采集环境的信息并存储在rosbag包中。所以我们需要一个将多rosbag包建立的地图进行合并的功能。在本文中,我们使用GPS(可选)的信息将不同rosbag包中的数据转到统一的坐标系下。与此同时,我们在后端维护一个长期优化的关键帧序列,并利用Scan Context及icp的方法实现来自不同包关键帧之间的相不加地面互回环、联合优化以保证地图的全局一致性。下面是多包建图的结果。

  • GPS因子

我们还提供了GPS因子来帮助建图过程。在本系统中,是否使用GPS信息是可选的,即使没有 GPS 信息,整个系统也可以正常工作。

  • 与地图编辑器interactive_slam相互兼容

Interactive_slam是一个基于3D激光雷达的开源点云地图编辑框架。我们输出的结果与interactive_slam兼容。这样就可以方便地使用 interactive_slam对建图结果进行手工修整以获得更准确的LiDAR地图。同时,我们还提供了一项使用图像数据,借助 mmdection 和简单的 LiDAR 点投影的动态物体去除功能。

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