【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种声纳距离数据的处理方法,通过将距离数据映射至图像空间的方式,实现了声纳数据的图像化处理。属于移动机器人导航领域。
技术介绍
随着导航技术的发展进步,移动机器人被广泛地使用以辅助人类完成未知环境探测等任务,我国的“玉兔”登月车即为典型的例子。为完成未知环境探测的相关任务,机器人需具备自主导航的功能。一般,自主导航包括三个子问题:1.我在那? 2.我要去哪? 3.我如何去哪?分别对应机器人定位、地图创建及路径规划。机器人自身位姿及环境特征位置信息的感知是解决上述问题的前提。目前,移动机器人主要使用视觉传感器、激光传感器以及超声波传感器等获取自身及环境特征的位置信息。其中,视觉传感器获取的信息丰富,但要求机器人具备快速的数据处理能力,另外,视觉传感器对光线、遮挡等干扰敏感,限制了其应用范围。激光传感器和超声波传感器均为距离传感器,通过测量机器人与环境特征间的距离,提供机器人导航所需的信息。激光传感器响应快,获取的信息精度高,但是,激光传感器安装精度要求高,价格昂贵。相对的,超声波传感器安装简单,价格相对较低,能够获取精度相对较高的信息,因此,超声波传感器仍被广泛使用。但是,由于波束角较大,超声波传感器获取的信息存在不确定性。概率理论、模糊理论及灰色系统理论等均被用来表达、处理超声波信息,并最终实现机器人地图创建、定位及路径规划。综观目前的声纳信息处理方法,一般是直接处理声纳获取的距离数据,并通过计算距离数据的统计信息,建立环境特征的形式化描述。典型的例子如环境的栅格化描述方法及特征地图创建方法。受波束角影响,声纳获取的距离信息不可避免 ...
【技术保护点】
一种声纳数据的图像化处理方法,其特征在于具体包括以下步骤:(1)过滤由于声纳盲区或超出声纳测量范围而产生的测量值;(2)通过聚类的方法过滤声纳数据中的奇异值和离散点;(3)计算声纳测量值的EVR曲线,通过检测当前EVR曲线峰值的方式获取声纳数据包含的环境角点信息;(4)计算声纳数据包含的每个角点特征的误差椭圆;(5)计算每个误差椭圆的最大误差圆,构建当前局部拓展地图M;(6)建立当前局部拓展地图M与二值图像空间的映射关系;(7)将M映射至二值图像空间,构建图像空间中的局部拓展地图p_M;(8)利用旋转不变性匹配方法和二维扫描匹配方法实现局部拓展地图的匹配;(9)利用SIFT算子提取兴趣点,并进行图像匹配;(10)进行旋转不变性匹配方法、二维扫描匹配方法及图像匹配方法匹配结果的融合。
【技术特征摘要】
1.一种声纳数据的图像化处理方法,其特征在于具体包括以下步骤: (1)过滤由于声纳盲区或超出声纳测量范围而产生的测量值; (2)通过聚类的方法过滤声纳数据中的奇异值和离散点; ⑶计算声纳测量值的EVR曲线,通过检测当前EVR曲线峰值的方式获取声纳数据包含的环境角点信息; (4)计算声纳数据包含的每个角点特征的误差椭圆; (5)计算每个误差椭圆的最大误差圆,构建当前局部拓展地图M; (6)建立当前局部拓展地图M与二值图像空间的映射关系; (7)将M映射至二 值图像空间,构建图像空间中的局部拓展地图p_M; (8)利用旋转不变性匹配方法和二维扫描匹配方法实现局部拓展地图的匹配; (9)利用SIFT算子提取兴趣点,并进行图像匹配; (10)进行旋转不变性匹配方法、二维扫描匹配方法及图像匹配方法匹配结果的融合。2.如权利要求1所述的方法,其特征在于步骤(1)包括:记声纳数据为(X,y,Θ,ra),其中(x,y)为目标坐标,Θ为目标相对机器人的方位,ra为目标到机器人的距离,由于测量盲区或超出声纳测量范围的影响,会产生不符合要求的数据,标记为ra = R,其中R为声纳传感器的最大测量距离,去除所有ra = R的点,过滤后的数据集记为S。3.如权利要求1所述的方法,其特征在于步骤(2)包括:计算声纳数据集S中所有点两两之间的欧式距离,并根据坐标及距离的大小对S中的点进行分类,统计每个分类包含点的个数,当某分类中点的个数小于阈值Num时,去掉相应类中的所有点,剩余点构成距离空间S。。4.如权利要求1所述的方法,其特征在于步骤(3)包括:定义长度为N,滑动步长为s,滑动方向为V的滑动窗口,沿^方向,从Stl中依次取N个点,其坐标分别记为Xt =[X” 乂2,...,Xn]和 Yt l_yI? Y2,...,Yn-1,通.5.如权利要求1所述的方法,其特征在于步骤(4)所述的计算误差椭圆具体包含如下内容: 假设O为其中的一个峰值,O对应的声纳数据点为(x,y),取以(x,y)为圆心,r'为半径的圆内的η个数据点,其坐标记为X = [X1,...,χη]和Y = [Υι,...,yn],计算X和Y的协方差阵C,C的特征值为入1和XJX1S λ 2),相应的特征向量为Vl和V2,则误差椭圆为Vl和%组成的坐标系中以(—Τ)为圆心,λ。λ2分别为长轴和短轴的椭圆,其中? = ΣΙ?,.?7 = Σ°=ιΛ/?。6.如权利要求1所述的方法,其特征在于步骤(5)所述的构建当前局部拓展地图Μ,具体包含如下内容: 以(x.y)为圆心,X1为半径,构建误差椭...
【专利技术属性】
技术研发人员:陈宗海,王鹏,张启彬,包鹏,徐子伟,孙建,
申请(专利权)人:中国科学技术大学,
类型:发明
国别省市:安徽;34
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。