智能测绘方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种智能测绘方法，所述智能测绘方法包括以下步骤：获取扫描测距仪的扫描数据；根据所述扫描数据，使用饱和函数激励的SLAM算法更新灰度地图、目标点集合及灰度地图对应的势能图；判断所述目标点集合是否为空；当所述目标点集合为空时，根据所述灰度地图生成建筑平面图。本发明专利技术还公开一种智能测绘系统。通过使用饱和函数激励的SLAM算法收敛时更新灰度地图和势能图，使得每次更新都为有效更新，避免盲目更新造成的时间浪费；同时通过判断所述目标点集合是否为空，判断是否存在未知区域，确保了判断是否扫描结束的准确性，加快了扫描速度，提高了生成建筑平面图的速度。

Intelligent surveying and mapping method and system

The invention discloses an intelligent mapping method, the intelligent mapping method comprises the following steps: scanning data acquisition scanning rangefinder; according to the scanning data, potential diagram of SLAM algorithm using saturation function to update the gray map, incentive target point set and the corresponding gray map; whether the target set is empty; when the target point set is empty, according to the gray map generation architecture plan. The invention also discloses an intelligent surveying and mapping system. The gray map update and potential energy through SLAM algorithm using saturation function incentive, making each update for effective update, avoid blind update caused by the waste of time; at the same time by judging the target point set is empty, the existence of unknown region judgment, to ensure the accuracy of judging whether the end of the scan, to speed up the scanning speed and improve the production of architectural plans of speed.

【技术实现步骤摘要】
智能测绘方法及系统
本专利技术涉及机器人
，尤其涉及智能测绘方法及系统。
技术介绍
当前对现有建筑绘制室内建筑平面图，多是采用皮尺量记录数据，然后由人工绘制图纸而成，由于存在人为误差，所得的室内建筑平面图精度不高，受个人主观性因素影响较大。虽然当前也存在一些利用机器人携带激光测距仪或红外测距仪等来进行室内自动化测量的方法。但是由于机器人导航技术和算法本身的缺陷，在每次扫描都进行地图的更新，而导致进行无效更新浪费测量时间，同时还会导致在大面积区域中的运动定位不准确，不能正确判断是否完成区域的探索，导致不能完整生成的建筑平面图。
技术实现思路
本专利技术的主要目的在于提供一种智能测绘方法及机器人，旨在根据减少无效更新的同时生成完整的建筑平面图。为实现上述目的，本专利技术提供一种智能测绘方法，所述智能测绘方法包括以下步骤：获取扫描测距仪的扫描数据；根据所述扫描数据，使用饱和函数激励的SLAM算法更新灰度地图、目标点集合及灰度地图对应的势能图；判断所述目标点集合是否为空；当所述目标点集合为空时，根据所述灰度地图生成建筑平面图。优选地，在所述判断所述目标点集合是否为空之前包括：使用矩阵S存储所述势能图，所述矩阵S的每个元素值对应所述灰度地图中的一个点的势能值；根据所述扫描数据，使用以下公式更新所述矩阵S中Si,j的值，所述Si,j对应于所述灰度地图的已探索区域中空地中的一个点：maximizeSi,jsubjecttoSi,j≤χk+dk其中χk＝[Si-1,j,Si-1,j+1,Si-1,j-1,Si,j-1,Si,j+1,Si+1,j,Si+1,j+1,Si+1,j-1]T，k小于等于8；当χk为无穷大时，dk也为无穷大；当χk不为无穷大时，dk取向量中的第k个元素。优选地，所述智能测绘方法还包括：当根据优化后的所述势能图，判断所述目标点集合不为空时，获取所述扫描测距仪所在位置的周围点势能值集合，其中所述势能图中已知区域内的障碍物的势能值大于已知区域内的空地的势能值，已知区域内的空地的势能值大于未知区域内的势能值，所述周围点势能值集合包括所述扫描测距仪所在位置所有周围点的势能值；判断所述周围点势能值集合中所有的势能值是否全部相等；若是，则清空所述目标点集合，并根据所述灰度地图生成建筑平面图；若否，则控制所述扫描测距仪移动到所述周围点势能值集合中最小势能值所对应的点，并执行所述获取扫描测距仪的扫描数据步骤。优选地，所述根据所述扫描数据，使用饱和函数激励的SLAM算法更新灰度地图、目标点集合及灰度地图对应的势能图包括：获取所述势能图中的非目标点，所述非目标点为势能值比所述未知区域内的势能值大的点，所述未知区域内的势能值为一个固定的预设值；从所述目标点集合剔除所述非目标点。优选地，所述获取扫描测距仪的扫描数据包括：获取所述扫描测距仪的测距信号发射头至任一障碍物点之间的测量距离；根据所述测量距离，以及所述测距信号发射头、所述扫描测距仪的测距信号接收头和所述激光扫描测距仪的扫描中心的相对位置，计算得到该障碍物点校正后的距离。此外还提供一种智能测绘系统，所述智能测绘系统包括：第一获取模块，用于获取扫描测距仪的扫描数据；第一更新模块，用于根据所述扫描数据，使用饱和函数激励的SLAM算法更新灰度地图、目标点集合及灰度地图对应的势能图；第一判断模块，用于判断所述目标点集合是否为空；第一生成模块，用于当所述目标点集合为空时，根据所述灰度地图生成建筑平面图。优选地，所述智能测绘系统还包括：矩阵模块，用于使用矩阵S存储所述势能图，所述矩阵S的每个元素值对应所述灰度地图中的一个点的势能值；第二更新模块，用于根据所述扫描数据，使用以下公式更新所述矩阵S中Si,j的值，所述Si,j对应于所述灰度地图的已探索区域中空地中的一个点：maximizeSi,jsubjecttoSi,j≤χk+dk其中χk＝[Si-1,j,Si-1,j+1,Si-1,j-1,Si,j-1,Si,j+1,Si+1,j,Si+1,j+1,Si+1,j-1]T，k小于等于8；当χk为无穷大时，dk也为无穷大；当χk不为无穷大时，dk取向量中的第k个元素。优选地，所述智能测绘系统还包括：第二获取模块，用于当根据优化后的所述势能图，判断所述目标点集合不为空时，获取所述扫描测距仪所在位置的周围点势能值集合，其中所述势能图中已知区域内的障碍物的势能值大于已知区域内的空地的势能值，已知区域内的空地的势能值大于未知区域内的势能值，所述周围点势能值集合包括所述扫描测距仪所在位置所有周围点的势能值；第二判断模块，用于判断所述周围点势能值集合中所有的势能值是否全部相等；第二生成模块，用于当所述周围点势能值集合中所有的势能值相等时，清空所述目标点集合，并根据所述灰度地图生成建筑平面图；移动模块，用于当所述周围点势能值集合中所有的势能值没有全部相等时，控制所述扫描测距仪移动到所述周围点势能值集合中最小势能值所对应的点，并开启所述第一获取模块。优选地，所述第一更新模块包括：第一获取单元，用于获取所述势能图中的非目标点，所述非目标点为势能值比所述未知区域内的势能值大的点，所述未知区域内的势能值为一个固定的预设值；剔除单元，用于从所述目标点集合剔除所述非目标点。优选地，所述第一获取模块包括：第二获取单元，用于获取所述扫描测距仪的测距信号发射头至任一障碍物点之间的测量距离；计算单元，用于根据所述测量距离，以及所述测距信号发射头、所述扫描测距仪的测距信号接收头和所述激光扫描测距仪的扫描中心的相对位置，计算得到该障碍物点校正后的距离。本专利技术通过根据所述扫描数据，使用饱和函数激励的SLAM算法更新灰度地图、目标点集合及灰度地图对应的势能图；判断所述目标点集合是否为空；当所述目标点集合为空时，根据所述灰度地图生成建筑平面图。通过使用饱和函数激励的SLAM算法收敛时更新所述灰度地图和势能图，使得每次更新都为有效更新，避免盲目更新造成的时间浪费；同时通过判断判断所述目标点集合是否为空，判断是否还存在未知区域，确保了判断是否扫描结束的准确性，保证了生成建筑平面图的完整性。附图说明图1为本专利技术智能测绘方法第一实施例的流程示意图；图2为本专利技术智能测绘方法第三实施例中发出让所述扫描测距仪移动到所述周围点势能值集合中最小势能值所对应的点进行扫描步骤的细化流程示意图；图3为本专利技术智能测绘方法第四实施例中根据所述扫描数据，使用饱和函数激励的SLAM算法更新灰度地图、目标点集合及灰度地图对应的势能图步骤的细化流程示意图；图4为本专利技术智能测绘方法第五实施例中获取扫描测距仪的扫描数据的扫描数据步骤的细化流程示意图；图5为本专利技术智能测绘系统第一实施例的功能模块示意图；图6为本专利技术智能测绘系统第二实施例的功能模块示意图；图7为本专利技术智能测绘系统第三实施例的功能模块示意图；图8为本专利技术智能测绘系统第四实施例中第一更新模块的细化功能模块示意图；图9为本专利技术智能测绘系统第五实施例中第一获取模块的细化功能模块示意图；图10为本专利技术智能测绘系统第一实施例中扫描测距仪全局坐标系下的偏角的示意图；图11为本专利技术智能测绘系统第四实施例中测距信号发射头、扫描测距仪的测距信号接收头和激光扫描测距仪的扫描中心的相对位置的几何关系示意图。本专利技术目的的实本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种智能测绘方法，其特征在于，所述智能测绘方法包括以下步骤：获取扫描测距仪的扫描数据；根据所述扫描数据，使用饱和函数激励的SLAM算法更新灰度地图、目标点集合及灰度地图对应的势能图；判断所述目标点集合是否为空；当所述目标点集合为空时，根据所述灰度地图生成建筑平面图。

【技术特征摘要】
1.一种智能测绘方法，其特征在于，所述智能测绘方法包括以下步骤：获取扫描测距仪的扫描数据；根据所述扫描数据，使用饱和函数激励的SLAM算法更新灰度地图、目标点集合及灰度地图对应的势能图；判断所述目标点集合是否为空；当所述目标点集合为空时，根据所述灰度地图生成建筑平面图。2.如权利要求1所述的智能测绘方法，其特征在于，在所述判断所述目标点集合是否为空之前包括：使用矩阵S存储所述势能图，所述矩阵S的每个元素值对应所述灰度地图中的一个点的势能值；根据所述扫描数据，使用以下公式更新所述矩阵S中Si,j的值，所述Si,j对应于所述灰度地图的已探索区域中空地中的一个点：maximizeSi,jsubjecttoSi,j≤χk+dk其中χk＝[Si-1,j,Si-1,j+1,Si-1,j-1,Si,j-1,Si,j+1,Si+1,j,Si+1,j+1,Si+1,j-1]T，k小于等于8；当χk为无穷大时，dk也为无穷大；当χk不为无穷大时，dk取向量中的第k个元素。3.如权利要求1所述的智能测绘方法，其特征在于，所述智能测绘方法还包括：当根据优化后的所述势能图，判断所述目标点集合不为空时，获取所述扫描测距仪所在位置的周围点势能值集合，其中所述势能图中已知区域内的障碍物的势能值大于已知区域内的空地的势能值，已知区域内的空地的势能值大于未知区域内的势能值，所述周围点势能值集合包括所述扫描测距仪所在位置所有周围点的势能值；判断所述周围点势能值集合中所有的势能值是否全部相等；若是，则清空所述目标点集合，并根据所述灰度地图生成建筑平面图；若否，则控制所述扫描测距仪移动到所述周围点势能值集合中最小势能值所对应的点，并执行所述获取扫描测距仪的扫描数据步骤。4.如权利要求3所述的智能测绘方法，其特征在于，所述根据所述扫描数据，使用饱和函数激励的SLAM算法更新灰度地图、目标点集合及灰度地图对应的势能图包括：获取所述势能图中的非目标点，所述非目标点为势能值比所述未知区域内的势能值大的点，所述未知区域内的势能值为一个固定的预设值；从所述目标点集合剔除所述非目标点。5.根据权利要求1至4任一项所述的室内智能测绘方法，其特征在于，所述获取扫描测距仪的扫描数据包括：获取所述扫描测距仪的测距信号发射头至任一障碍物点之间的测量距离；根据所述测量距离，以及所述测距信号发射头、所述扫描测距仪的测距信号接收头和所述激光扫描测距仪的扫描中心的相对位置，计算得到该障碍物点校正后的距离。6.一种智能测绘系统，其特征在于，所述智能测绘系统包括：第一获取模块，用于获取扫描测距仪的...

【专利技术属性】
技术研发人员：李帅，
申请(专利权)人：李帅，
类型：发明
国别省市：山东,37