The invention discloses a method for improving Visual Graph in the complex map, which is not only suitable for convex polygonal obstacle map, but also to the general terrain map SLAM. Visual Graph is a path planning algorithm proposed in 1979, to simulate the light propagating along the line of this characteristic, the corner points and the starting point and end point convex polygonal obstacle connection, a path, but also limited to convex polygonal obstacle. The present invention follows the main idea, that light travels in straight lines, from the starting point and end point light path, reflected by obstacles, and ultimately to the optical path as the carrier to obtain a starting point and end point of the connecting path, path planning function, rather than simply using the top line of the obstacle as a carrier, such as not only the obstacle convex polygon, suitable for general complex terrain.
【技术实现步骤摘要】
一种在复杂地图下改进VisualGraph的方法
本专利技术涉及智能机器人运动规划领域内的一种路径规划算法,具体是一种针对地形复杂的地图下VisualGraph算法的改进,使其不仅可以应用在凸多边形障碍物的地图下,也可以运用在复杂的地图下。
技术介绍
当下能够自主导航避障的机器人系统研究异常火热,而且也已经有许多产品应用于实践。如餐馆的服务机器人,就拥有障碍物识别,路径规划的能力;又如家庭扫地机器人,也拥有在开阔空间内规划自身运动路径的能力。在公共运输方面,无人机快递投递的应用已经开展的如火如荼,在快递投递上也必须用到路径规划,以使无人机能够在避开障碍物的前提下以最短的路径到达目的地并完成投递。路径规划即是指机器人决策如何从地图的某一点运动到另一点的能力。首先要求机器人能够获得当前环境的地图信息,并能定位当前自身的位置,随后才可以进行路径规划,定位和建图的算法目前最实用的就是SLAM算法。目前有许多路径规划算法,如RRT、PRM等。VisualGraph也是常用的路径规划算法,但是其应用对地图有严格的限制,要求地图的障碍物要是凸多边形,并且各个障碍物的顶点坐标已知,随后连接各个障碍物的顶点,并以这些连线为载体,生成路径。但是在实际应用场景中,地形是十分复杂的,地图中的障碍物形状是不规则的,而且其顶点坐标也是未知的,因此要直接利用VisualGraph算法是不可行的。现行的解决该问题的方法为,首先对地图进行预处理,使用形态学方法,如分水岭算法、特征匹配算法等,可以提取地图中的特征点或者障碍物的边界,获得障碍物的大致形状,并以直线连接各个特征点,将障碍物转化为 ...
【技术保护点】
一种在复杂地图下改进Visual Graph的方法,其特征在于:能够使Visual Graph不仅仅应用于凸多边形障碍物的地图,对一般的SLAM地图也可以适用,其步骤如下:步骤1:对地图进行转化,将灰度图或者SLAM所构建的地图二值化处理,得到转化后的地图,此过程称为地图二值化过程;步骤2:针对转化后的地图,给定起点和终点,将起点和终点储存在一个顺序表中,并从起点和终点开始发射光线,开始建立光路图,此过程称为初始化过程;步骤3:当光线碰触障碍物时,记录该碰撞点的坐标,并与顺序表中已有的节点求取距离,若距离小于一个阈值则舍弃该点,否则保留,该过程称为节点储存判定过程;步骤4:从保留的节点开始,重新发射光线,并重复步骤3的过程,此过程称为重复光线发射过程;步骤5:当所有光线碰撞障碍物都无法生成新的节点时,判断建图结束;步骤6:在建好的拓扑地图上应用A*寻路算法,即可获得一条连接起点和终点,以光路为载体的路径,此过程称为寻路过程。
【技术特征摘要】
1.一种在复杂地图下改进VisualGraph的方法,其特征在于:能够使VisualGraph不仅仅应用于凸多边形障碍物的地图,对一般的SLAM地图也可以适用,其步骤如下:步骤1:对地图进行转化,将灰度图或者SLAM所构建的地图二值化处理,得到转化后的地图,此过程称为地图二值化过程;步骤2:针对转化后的地图,给定起点和终点,将起点和终点储存在一个顺序表中,并从起点和终点开始发射光线,开始建立光路图,此过程称为初始化过程;步骤3:当光线碰触障碍物时,记录该碰撞点的坐标,并与顺序表中已有的节点求取距离,若距离小于一个阈值则舍弃该点,否则保留,该过程称为节点储存判定过程;步骤4:从保留的节点开始,重新发射光线,并重复步骤3的过程,此过程称为重复光线发射过程;步骤5:当所有光线碰撞障碍物都无法生成新的节点时,判断建图结束;步骤6:在建好的拓扑地图上应用A*寻路算法,即可获得一条连接起点和终点,以光路为载体的路径,此过程称为寻路过程。2.根据权利要求1所述的在复杂地形下改进VisualGraph的方法,其特征在于:所述步骤1中,地图的二值化的方法为:调用opencv库读入所给的地图文件,并将地图矩阵转化为一个二维整形数组,即表示二维平面空间,数组中的每一个元素代表地图上相应坐标的一个像素点,若该点为障碍物点,则将数组值设为1,若该点为可通过点,则将数组值设为0。3.根据权利要求1所述的在复杂地形下改进VisualGraph的方法,其特征在于:所述步骤2中,发射光线的方法为:(1)对于某一点,从0度,即水平向右方向开始每隔一个固定的步长发射光线,直到3...
【专利技术属性】
技术研发人员:陈智鑫,林梦香,
申请(专利权)人:北京航空航天大学,
类型:发明
国别省市:北京,11
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