The invention discloses a cognitive map construction algorithm based on ORB algorithm, the first robot mobile platform to detect the external environment, visual image through the visual sensor and extract the ORB feature and build local scene cell model; at the same time every one of the local scene cells and pose cells to establish the cell model of incentive connection, pose control internal pose the internal network through a series of activities of stability; the current position and then use the internal information of road mileage integral real-time estimation of robot; then, mapping algorithm using the pose cell model of spatial information representation construction environment cognitive map in real time. The invention adopts the cognitive map building algorithm based on ORB algorithm, which can solve the defect that the original cognitive map model can not work indoors, and has high robustness, biological inspiration and practicability.
【技术实现步骤摘要】
一种基于ORB算法的认知地图构建方法
本专利技术涉及机器人自主建图导航领域,特别是涉及一种生物启发式的实时定位和建图系统。
技术介绍
众所周知,许多哺乳动物天生具有在复杂环境中探索和导航的能力。许多学者一直致力于调查这些生物的空间认知能力的生物机理。近几十年的研究表明,许多生物大脑中的海马体和内嗅皮层密切关联着生物的空间认知和导航能力。其中,位于海马体的位姿细胞可以帮助生物进行定位,内嗅皮层中的网格细胞可以用于路径积分。位姿细胞和网格细胞的发现,受到了国内研究学者的广泛关注,许多关于位姿细胞和网格细胞模型被提出。目前可知,生物在进行导航的时候不仅依靠于外部视觉传感信息,而且还需要融合内部的里程信息,这样才能正确地在环境中定位。今年来,基于生物原理的认知地图模型成为机器人领域研究的热点之一,与传统的基于概率思想的算法不同,这些模型的利用网格细胞的位姿细胞的模型进行定位和建图,试图构建一个“类脑”的SLAM系统。本专利技术中所采用认知地图模型中,位姿细胞模模拟内嗅皮层中的网格细胞,局部场景细胞模型类比于生物的外部视觉感知系统,认知地图对应于海马体中位姿细胞。在实际应用中,该认知地图模型可以实时构建一个城市的认知地图模型。具有非常巨大的应用价值和学术价值。但是在室内环境下,由于该模型的局部场景细胞模型的视觉处理算法过于简单,极其容易出现感知偏差等问题,导致该模型无法工作在室内环境中。
技术实现思路
专利技术目的:为了克服现有技术中存在的不足,本专利技术提供一种可以解决视觉处理容易出现感知偏差的问题、可使模型在室内环境正常工作的基于ORB算法的认知地图构建方法。技术方 ...
【技术保护点】
一种基于ORB算法的认知地图构建方法,其特征在于:包括机器人移动平台,所述机器人移动平台上设置有视觉传感器与计算单元,包括以下步骤:步骤1:所述视觉传感器获取周围环境的信息,所述计算单元对视觉传感器获取的信息进行特征提取形成局部场景细胞,当前形成的所有局部场景细胞构成局部场景细胞模型;步骤2:每个所述局部场景细胞通过相应的激励连接与位姿细胞中当前的活动区域进行关联,建立局部场景细胞模型与位姿细胞模型的连接;其中位姿细胞用于表征机器人移动平台当前的空间信息,位姿细胞组成了位姿细胞模型,其中活跃度大于0的位姿细胞构成了位姿细胞中的活动区域;步骤3:位姿细胞模型利用机器人移动平台提供的里程信息进行路径积分估计机器人当前的位姿,更新位姿细胞的空间信息表征;步骤4:利用位姿细胞模型的空间信息表征构建周围环境的认知地图。
【技术特征摘要】
1.一种基于ORB算法的认知地图构建方法,其特征在于:包括机器人移动平台,所述机器人移动平台上设置有视觉传感器与计算单元,包括以下步骤:步骤1:所述视觉传感器获取周围环境的信息,所述计算单元对视觉传感器获取的信息进行特征提取形成局部场景细胞,当前形成的所有局部场景细胞构成局部场景细胞模型;步骤2:每个所述局部场景细胞通过相应的激励连接与位姿细胞中当前的活动区域进行关联,建立局部场景细胞模型与位姿细胞模型的连接;其中位姿细胞用于表征机器人移动平台当前的空间信息,位姿细胞组成了位姿细胞模型,其中活跃度大于0的位姿细胞构成了位姿细胞中的活动区域;步骤3:位姿细胞模型利用机器人移动平台提供的里程信息进行路径积分估计机器人当前的位姿,更新位姿细胞的空间信息表征;步骤4:利用位姿细胞模型的空间信息表征构建周围环境的认知地图。2.根据权利要求1所述的一种基于ORB算法的认知地图构建方法,其特征在于:位姿细胞的空间信息表征包含机器人移动平台的当前坐标以及朝向。3.根据权利要求1所述的一种基于ORB算法的认知地图构建方法,其特征在于:位姿细胞模型通过内部的动力学控制位姿细胞的稳定性。4.根据权利要求3所述的一种基于ORB算法的认知地图构建方法,其特征在于:位姿细胞模型控制位姿细胞的稳定性的方法为:位姿细胞模型利用兴奋度权重矩阵更新位姿细胞的活跃度,位姿细胞模型中的每一个位姿细胞利用基于高斯分布的抑制矩阵抑制周围位姿细胞的活跃度,并通过全局抑制的方法保证位姿细胞的稳定性。5.根据权利要求1所述的一种基于ORB算法的认知地图构建方法,其特征...
【专利技术属性】
技术研发人员:刘维军,李晓东,
申请(专利权)人:爱极智苏州机器人科技有限公司,
类型:发明
国别省市:江苏,32
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