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龍圖騰網恭喜東南大學申請的專利一種大范圍場景下基于回環檢測的激光雷達SLAM方法獲國家發明授權專利權，本發明授權專利權由國家知識產權局授予，授權公告號為：CN115343722B 。

龍圖騰網通過國家知識產權局官網在2025-04-29發布的發明授權授權公告中獲悉：該發明授權的專利申請號/專利號為：202210796243.5，技術領域涉及：G01S17/89；該發明授權一種大范圍場景下基于回環檢測的激光雷達SLAM方法是由徐曉蘇;李諾設計研發完成，并于2022-07-07向國家知識產權局提交的專利申請。

本一種大范圍場景下基于回環檢測的激光雷達SLAM方法在說明書摘要公布了：本發明公開了一種大范圍場景下基于回環檢測的激光雷達SLAM方法，包括：首先，利用激光雷達局部曲面點云的曲率進行特征提取；其次，根據點到直線和點到平面的配準方式對相鄰兩幀的特征點進行加權配準，獲取激光雷達當前幀相對于初始幀的全局位姿；然后，將提取的特征點云和全局位姿傳入回環檢測模塊，利用特征點云生成的全局描述子進行回環檢測；如果滿足回環檢測的條件，再利用加權的特征匹配方法獲得回環成功的兩幀之間的位姿，并將當前幀和回環幀之間的所有位姿加入到位姿圖中，進行全局優化，獲取優化后的位姿，最后，根據優化后的位姿對特征點云進行變換構建全局增量式地圖。本方法通過加權不同特征點的點云信息并且對全局描述子進行改進，以及通過特征匹配的方式進行配準，提高了位姿精度的同時，有效地縮短了回環檢測的時間。

本發明授權一種大范圍場景下基于回環檢測的激光雷達SLAM方法在權利要求書中公布了：1.一種大范圍場景下基于回環檢測的激光雷達SLAM方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟：S1：利用激光雷達局部曲面點云的曲率進行特征提取；S2：根據點到直線和點到平面的配準方式對相鄰兩幀的特征點進行加權配準，獲取激光雷達當前幀相對于初始幀的全局位姿；S3：將提取的特征點云和全局位姿傳入回環檢測模塊，利用特征點云生成的全局描述子進行回環檢測；S4：利用加權的特征匹配方法獲得回環成功的兩幀之間的位姿，判斷回環成功；S5：將當前幀和回環幀之間的所有位姿加入到位姿圖中，進行全局優化，獲取優化后的位姿，根據優化后的位姿對特征點云進行變換構建全局增量式地圖，其中，所述步驟S1具體包括以下過程：利用激光雷達局部曲面點云的曲率進行特征提取，曲率的計算公式為： 其中，c表示第k幀上第m個點云的曲率，S表示第k幀同一掃描線上第m個點的臨近點數量，為了保證能正確反映點云的局部信息和實時運算速度，S一般取10；表示第k幀上第m個和第n點云的坐標；所述步驟S2具體包括以下過程：S2.1生成全局特征子地圖，具體包括：對于第一幀點云，直接存儲在特征子地圖中；對于第kk≥2幀點云，通過體素濾波對點云降采樣，與上一幀生成的全局特征子地圖匹配，利用匹配得到的位姿將第k幀點云加入到上一幀生成的全局特征子地圖中，然后對全局子地圖進行閾值劃分，提取距激光雷達合適區域的點云；S2.2若為角點點云，則通過點到直線的配準方式對相鄰兩幀的特征點進行配準，點到線的距離公式表示為： 其中，表示激光雷達坐標系下第i個角點，表示激光雷達坐標系到全局坐標系的位姿變換，初值為單位矩陣，表示全局坐標系下第i個角點到直線的距離，表示激光雷達坐標系下第i個角點在全局特征子地圖中找到的兩個距離最近點云；S2.2若為面點點云，則通過點到面的配準方式對相鄰兩幀的特征點進行配準，點到面的距離公式表示為： 其中，表示激光雷達坐標系下第i個面點，表示激光雷達坐標系到全局坐標系的變換矩陣，初值為單位矩陣，表示激光雷達坐標系下第i個面點到平面的距離，表示激光雷達坐標系下第i個角點在全局特征子地圖中找到的三個距離最近點云；S2.3根據激光雷達到點云的距離和點云的強度設計權重模型，公式表示為： 其中，wi表示參與點云匹配的特征點云i的總權重，表示點云i到線或面特征的距離權重因子，中ψ可取e或s，表示點云i到線或面特征的距離權重，表示點云i的距離權重因子，d表示點云i到線或面特征的距離，λ表示噪聲閾值，取為0.05，表示點云i的強度權重因子，Ii表示點云i的強度，Ij表示點云i最鄰域內的點云j的強度，Imax表示強度的最大距離，為定值255，S2.4通過最小化點到直線與點到面的距離求取最優的全局位姿估計TW： 其中，ρ為魯棒核函數，Nedge表示角點的數量，Nsurf表示面點的數量；所述步驟S3具體包括以下過程：S3.1將當前幀點云傳入已有的ScanContext方法框架中，通過計算ScanContext生成全局描述子，選取與當前幀相似的候選幀；S3.2為保證點云足夠準確，僅使用激光雷達測量范圍為80m內的點，對候選幀的點云進行徑向和角向分割，徑向分辨率設為1m，角向分辨率設為1°，生成360*80的激光雷達Iris圖像，然后對Iris圖像進行傅里葉變換估計兩副Iris圖像之間的平移，使用Log-Gabor濾波器提取二值特征： 其中Gf表示濾波器的頻率響應，f表示濾波器的中心頻率，依據激光雷達Iris圖像生成，f0、σ表示濾波器的參數，在Log-Gabor濾波器中提取圖像Iris特征時，為定值，取0.75；S3.3計算當前幀和候選幀之間激光雷達Iris二維特征圖之間的漢明距離，如果小于一定閾值則可得到當前幀和可能的回環幀；所述步驟S4具體包括以下過程：S4.1將當前幀與回環幀執行步驟S2，計算它們之間的位姿變換矩陣： 其中，表示當前幀在世界坐標系下的位姿；表示回環幀在世界坐標系下的位姿，表示當前幀到回環幀的位姿；S4.2計算兩幀之間位姿的平移值，小于一定閾值，則粗略檢測回環成功： 其中，t表示中的平移矩陣，d表示當前幀與回環幀之間的平移值，Pl作為二值函數判斷是否回環成功；threhold設置為30，保證在有累計誤差的情況下依然能粗略判斷回環是否成功；S4.3再將通過非線性優化求解器Ceres求解器得到的最后優化代價得分作為判斷回環準則，用于精確檢測回環成功： 其中，scoref表示使用Ceres求解器獲得的最后優化代價得分，所述步驟S5具體包括以下過程：將當前幀與回環幀間所有關鍵幀位姿都添加到位姿圖中，對位姿圖采用因子圖優化器GTSAM進行全局優化；利用更新的全局位姿修正每一幀點云，獲取全局一致的增量地圖。

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