一种地图构建方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种地图构建方法和装置。本发明专利技术获取设置于多个子区域的各机器人构建的标示对应子区域地图的点云图，其中，多个子区域是将待建图区域进行划分而成，且相邻子区域之间具有重叠区域；根据点云图的灰度特征在相邻子区域的点云图中确定至少三组匹配区域，其中同一点云图中的至少三个匹配区域的中心点不在同一直线上，一组匹配区域包含至少一个表示同一标识物的像素点；根据相邻子区域中所述匹配区域之间的位姿关系获得相邻子区域的点云图之间的位姿变换参数；根据所述位姿变换参数调整相邻子区域的点云图的位姿，以实现相邻子区域地图的融合。本发明专利技术的技术方案提高了构建地图的准确性，并且计算量少、计算复杂度低。

【技术实现步骤摘要】
一种地图构建方法和装置
本专利技术涉及机器人感知
，特别涉及一种地图构建方法和装置。
技术介绍
近年来，随着机器人应用的深入，机器人环境感知与定位技术，尤其是大尺度环境下同步定位与制图技术，成为机器人技术发展的重要瓶颈。由于在许多大型环境里，单机器人效率低，任务量小，不能够满足实际需求，多机器人应运而生。多机器人系统相对于其它的分布式系统而言更为复杂，因为它们面对的是不可预测的动态的实际应用环境。多机器人的同步定位与地图创建(simultaneouslocalizationandmapping，SLAM)问题是基于单个机器人独立探索并绘制地图，最终将多个机器人所获得的地图整合成一张完整的地图。多机器人协同合作能够高效率地完成大区域环境下的同步定位与制图，克服了单机器人效率低的缺点，但是其也面临更多单机器人没有遇到的挑战，如机器人独立构建的地图之间重叠的部分是不知道的，寻找各个地图之间的对应部分进行地图之间的融合是各大公司和机构争相解决的重要问题。
技术实现思路
本专利技术提供了一种地图构建方法和装置，以解决现有技术无法准确寻找各个地图之间的重叠部分进行地图融合的问题。本专利技术一方面提供了一种地图构建方法，包括：获取设置于多个子区域的各机器人构建的标示对应子区域地图的点云图，其中，多个子区域是将待建图区域进行划分而成，且相邻子区域之间具有重叠区域；根据点云图的灰度特征在相邻子区域的点云图中确定至少三组匹配区域，其中同一点云图中的至少三个匹配区域的中心点不在同一直线上，一组匹配区域包含至少一个表示同一标识物的像素点；根据相邻子区域中匹配区域之间的位姿关系获得相邻子区域的点云图之间的位姿变换参数；根据位姿变换参数调整相邻子区域的点云图的位姿，以实现相邻子区域地图的融合。本专利技术另一方面提供了一种地图构建装置，包括：点云图获取单元，用于获取设置于多个子区域的各机器人构建的标示对应子区域地图的点云图，其中，多个子区域是将待建图区域进行划分而成，且相邻子区域之间具有重叠区域；区域匹配单元，用于根据点云图的灰度特征在相邻子区域的点云图中确定至少三组匹配区域，其中同一点云图中的至少三个匹配区域的中心点不在同一直线上，一组匹配区域包含至少一个表示同一标识物的像素点；参数计算单元，用于根据相邻子区域中所述匹配区域之间的位姿关系获得相邻子区域的点云图之间的位姿变换参数；地图融合单元，用于根据位姿变换参数调整相邻子区域的点云图的位姿，以实现相邻子区域地图的融合。本专利技术的有益效果是：本专利技术实施例基于点云图的灰度特征确定匹配区域，利用匹配区域之间的位姿关系确定相邻子区域的点云图之间的位姿变换参数，即可准确的获得相邻子区域的点云图之间的重合部分进行地图构建，提升地图构建的准确性。由于本专利技术实施例只需基于点云图的灰度特征即可获得地图融合的位姿变换参数，无需建立并存储大量拓扑节点的特征信息，因此本专利技术实施例具有计算量少、计算复杂度低的优势，且利用相邻子区域的点云图之间的匹配区域的位姿关系确定出相邻子区域的点云图之间的位姿变换参数，使得误匹配发生的概率非常小，提高了地图构建的准确性。附图说明图1为本专利技术实施例示出的地图构建方法的流程图；图2为本专利技术实施例示出的构建点云图上任一像素点A的第二预设窗口的示意图；图3为本专利技术实施例示出的多机器人构建地图的过程示意图；图4为本专利技术实施例示出的地图构建装置的结构框图。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术实施方式作进一步地详细描述。以下，将参照附图来描述本专利技术的实施例。但是应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本专利技术的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本专利技术的概念。在此使用的术语仅仅是为了描述具体实施例，而并非意在限制本专利技术。这里使用的词语“一”、“一个(种)”和“该”等也应包括“多个”、“多种”的意思，除非上下文另外明确指出。此外，在此使用的术语“包括”、“包含”等表明了所述特征、步骤、操作和/或部件的存在，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、步骤、操作或部件。在此使用的所有术语(包括技术和科学术语)具有本领域技术人员通常所理解的含义，除非另外定义。应注意，这里使用的术语应解释为具有与本说明书的上下文相一致的含义，而不应以理想化或过于刻板的方式来解释。附图中示出了一些方框图和/或流程图。应理解，方框图和/或流程图中的一些方框或其组合可以由计算机程序指令来实现。这些计算机程序指令可以提供给通用计算机、专用计算机或其他可编程数据处理装置的处理器，从而这些指令在由该处理器执行时可以创建用于实现这些方框图和/或流程图中所说明的功能/操作的装置。因此，本专利技术的技术可以硬件和/或软件(包括固件、微代码等)的形式来实现。另外，本专利技术的技术可以采取存储有指令的计算机可读介质上的计算机程序产品的形式，该计算机程序产品可供指令执行系统使用或者结合指令执行系统使用。在本专利技术的上下文中，计算机可读介质可以是能够包含、存储、传送、传播或传输指令的任意介质。例如，计算机可读介质可以包括但不限于电、磁、光、电磁、红外或半导体系统、装置、器件或传播介质。计算机可读介质的具体示例包括：磁存储装置，如磁带或硬盘(HDD)；光存储装置，如光盘(CD-ROM)；存储器，如随机存取存储器(RAM)或闪存；和/或有线/无线通信链路。本专利技术的实施例一方面提供一种地图构建方法。图1为本专利技术实施例示出的地图构建方法的流程图，如图1所示，本实施例的方法包括：S110，获取设置于多个子区域的各机器人构建的标示对应子区域地图的点云图，其中，多个子区域是将待建图区域进行划分而成，且相邻子区域之间具有重叠区域。本实施例相邻子区域之间的重叠区域中包括相同障碍物或边界物等标识物，以使得可以基于这些相同的标识物对机器人自主构建的多个点云图进行融合。S120，根据点云图的灰度特征在相邻子区域的点云图中确定至少三组匹配区域，其中同一点云图中的至少三个匹配区域的中心点不在同一直线上，一组匹配区域包含至少一个表示同一标识物的像素点。由于本实施例相邻子区域之间具有重叠区域，因此相邻子区域的点云图中存在重合部分(即在地图上表示同一地理位置范围)，本实施例在相邻子区域的点云图的重合部分中可以确定出多组匹配区域。假设第一子区域与第二子区域为相邻子区域，那么第一子区域的第一点云图与第二子区域的第二点云图之间存在重合部分，可以在第一点云图的重合部分中确定出至少三个匹配区域，同样的，在第二点云图上确定出数目相同的匹配区域，第一点云图上的每个匹配区域与第二点云图上的相应匹配区域对应，由此可以根据多个匹配区域之间的位姿关系确定出两个点云图之间的位姿变换参数。S130，根据相邻子区域中匹配区域之间的位姿关系获得相邻子区域的点云图之间的位姿变换参数。本实施例在相邻子区域的两张点云图中的任一张中确定出至少三个中心点不在同一直线上的匹配区域，即可根据匹配区域之间的位姿关系确定相邻子区域的点云图之间的位姿变换参数。本实施例的位姿变换参数包括位移参数、旋转角度和/或缩放比例。可以理解的是，在相邻子区域的两张点云图中的任一张中确定出至少三个中心点不在同一直线上的匹配区域之后，为便于描述，假设第一点云图和第二本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种地图构建方法，其特征在于，包括：获取设置于多个子区域的各机器人构建的标示对应子区域地图的点云图，其中，所述多个子区域是将待建图区域进行划分而成，且相邻子区域之间具有重叠区域；根据所述点云图的灰度特征在相邻子区域的点云图中确定至少三组匹配区域，其中同一点云图中的至少三个匹配区域的中心点不在同一直线上，一组匹配区域包含至少一个表示同一标识物的像素点；根据相邻子区域中所述匹配区域之间的位姿关系获得相邻子区域的点云图之间的位姿变换参数；根据所述位姿变换参数调整相邻子区域的点云图的位姿，以实现相邻子区域地图的融合。

【技术特征摘要】
1.一种地图构建方法，其特征在于，包括：获取设置于多个子区域的各机器人构建的标示对应子区域地图的点云图，其中，所述多个子区域是将待建图区域进行划分而成，且相邻子区域之间具有重叠区域；根据所述点云图的灰度特征在相邻子区域的点云图中确定至少三组匹配区域，其中同一点云图中的至少三个匹配区域的中心点不在同一直线上，一组匹配区域包含至少一个表示同一标识物的像素点；根据相邻子区域中所述匹配区域之间的位姿关系获得相邻子区域的点云图之间的位姿变换参数；根据所述位姿变换参数调整相邻子区域的点云图的位姿，以实现相邻子区域地图的融合。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述多个子区域包括相邻的第一子区域和第二子区域；所述根据所述点云图的灰度特征在相邻子区域的点云图中确定至少三组匹配区域，包括：在对应第一子区域的第一点云图上选择第一预设窗口大小的第一参考区域，并根据所述第一点云图的灰度特征确定所述第一参考区域内每个像素点的兴趣值；在对应第二子区域的第二点云图上选择第一预设窗口大小的目标区域，并根据所述第二子区域的灰度特征确定所述目标区域内每个像素点的兴趣值；将所述第一参考区域内每个像素点的兴趣值与所述目标区域内每个像素点的兴趣值进行对比；当所述第二点云图上存在一目标区域使所述目标区域内的每个像素点的兴趣值与所述第一参考区域内每个像素点的兴趣值相同时，确定所述目标区域与所述第一参考区域互为所述第二点云图和第一点云图的匹配区域，当所述第二点云图上不存在与所述第一参考区域内每个像素点的兴趣值相同的所述目标区域时，在所述第一点云图上重新选取第一预设窗口大小的第二参考区域，并在第二点云图上重新选择目标区域进行像素点的兴趣值的对比。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述第一参考区域与所述第二参考区域内每个像素点的兴趣值均大于预设阈值。4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述第一点云图的灰度特征确定所述第一参考区域内每个像素点的兴趣值，包括：针对第一参考区域内的每个像素点，构建以该像素点为中心的第二预设窗口，在第二预设窗口内，获得以该像素点为中心、位于各个预设方向上的目标像素点；分别计算每个预设方向上各像素点之间的灰度差异，将各个预设方向中灰度差异的最小值作为该像素点的兴趣值；其中，针对每个预设方向，所述灰度差异为对应方向上该像素点与相邻于该像素点的目标像素点之间、相邻目标像素点之间灰度差的平方和，或者所述灰度差异为对应预设方向上该像素点与相邻于该像素点的目标像素点之间、相邻目标像素点之间灰度差的和。5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据相邻子区域中所述匹配区域之间的位姿关系获得相邻子区域的点云图之间的位姿变换参数，包括：分别获取所述第一点云图上每个参考区域的中心点和第二点云图上每个目标区域的中心点；根据所述第一点云图与第二点云图上每组匹配区域的对应关系，获取每个目标区域的中心点与每个参考区域的中心点之间的点对应关系；根据所述点对应关系确定所述第二点云图相对第一点云图之间的位移、旋转角度和/或缩放比例，基于所述位移、旋转角度和/或缩放比例得到所述位...

【专利技术属性】
技术研发人员：李士钰，袁顺，王萌萌，史国梁，
申请(专利权)人：歌尔股份有限公司，
类型：发明
国别省市：山东,37