小型机器人室内可通行区域获取方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种小型机器人室内可通行区域建模方法，包括如下步骤：(10)单目SLAM：利用机器人上的单目相机获取室内环境图像，输入单目SLAM系统，得到相机的位姿与稀疏的特征点云；(20)图像分割：对室内环境图像进行分割，获取地面区域；(30)地平面拟合：提取位于地面区域的点，滤波、拟合，得到地平面；(40)分割图像筛选：利用地平面位置，对分割好的地面区域进行筛选，得到符合要求的地面区域；(50)稠密地面建模：将地面分割图像投影到地平面上，得到稠密的地面点云模型。本发明专利技术方法及装置，成本低，实时性好，建模效果好。

Access method and device of small robot indoor passable area

【技术实现步骤摘要】
小型机器人室内可通行区域获取方法及装置
本专利技术属于场景建模
，是一种成本低，实时性好，建模效果好的小型机器人室内可通行区域建模方法及装置。
技术介绍
近年来，随着计算机以及传感器技术的进步，机器人技术也得到了蓬勃的发展。基于视觉的同步定位与建图(simultaneouslocalizationandmapping，SLAM)是机器人领域的重要技术之一。SLAM可以利用输入的连续图像来实时解算摄像机的运动轨迹，并且构建场景的地图用以指导机器人的行进。室内环境是目前小型机器人的主要应用领域。在包括仓储物流、工厂物料搬运、家居服务等应用场景中，小型机器人都有很大的应用潜力。对于以室内为主要工作环境的小型机器人来说，单目摄像头视觉传感器由于较低的成本、较小的体积以及较高的布置灵活性，是机器人获取周围信息的主要来源。利用单目视觉信息获取场景信息以指导机器人的行动，是相关研究的重点方向之一。地面可通行区域，即机器人能够正常行驶的区域。该区域的信息可以为指导机器人的行动提供很大的便利。地面可通行区域的获取包括对地面纹理与可通行地面空间范围等本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种小型机器人室内可通行区域建模方法，其特征在于，包括如下步骤：/n(10)单目SLAM：利用机器人上的单目相机获取室内环境图像，输入单目SLAM系统，得到相机的位姿与稀疏的特征点云；/n(20)图像分割：对室内环境图像进行分割，获取地面区域；/n(30)地平面拟合：提取位于地面区域的点，滤波、拟合，得到地平面；/n(40)分割图像筛选：利用地平面位置，对分割好的地面区域进行筛选，得到符合要求的地面区域；/n(50)稠密地面建模：将地面分割图像投影到地平面上，得到稠密的地面点云模型。/n

【技术特征摘要】
1.一种小型机器人室内可通行区域建模方法，其特征在于，包括如下步骤：
(10)单目SLAM：利用机器人上的单目相机获取室内环境图像，输入单目SLAM系统，得到相机的位姿与稀疏的特征点云；
(20)图像分割：对室内环境图像进行分割，获取地面区域；
(30)地平面拟合：提取位于地面区域的点，滤波、拟合，得到地平面；
(40)分割图像筛选：利用地平面位置，对分割好的地面区域进行筛选，得到符合要求的地面区域；
(50)稠密地面建模：将地面分割图像投影到地平面上，得到稠密的地面点云模型。


2.根据权利要求1所述的可通行区域建模方法，其特征在于，所述(10)单目SLAM步骤包括：
(11)图像输入：从相机获取连续的输入图像，输入单目特征点SLAM系统；
(12)单目特征点SLAM运算：系统利用对图像间特征点的匹配，计算相机的位姿与特征点的空间位置，并同时通过局部束集调整、回环优化线程对结果进行优化；
(13)轨迹与点云输出：单目SLAM系统输出相机的位姿轨迹，与包含特征点空间位置的稀疏点云。


3.根据权利要求1所述的可通行区域建模方法，其特征在于，所述(20)图像分割步骤包括：
(21)颜色空间转换：将待分割的室内环境图像从RGB色彩空间转化到HSV色彩空间；
(22)地面区域候选范围获取：对于输入图像I，设定图像的底部中间区域为默认地面区域MG，统计默认地面区域MG内所有像素的H、S、V分量，得到该区域内三个分量H、S、V的最值，利用下式对全图像的每个像素进行筛选：



pi∈G1(1)
其中，MG(H)与pi(H)分别代表默认地面区域MG与像素pi的H分量，MG(S)与pi(S)分别代表默认地面区域MG与像素pi的S分量，MG(V)与pi(V)分别代表默认地面区域MG与像素pi的V分量，若像素pi的三个分量均在默认地面区域MG的分量范围内，该像素就被加入候选地面区域G1；
(23)候选地面区域开操作：将候选地面区域G1用开操作处理后，得到区域G2，断开狭窄的间断和消除细的突出物，如下式，



表示用结构元素B对集合A腐蚀，然后再用B对结果进行膨胀；
(24)连通域划分选择：对区域进行连通域划分，选取默认地面区域MG所在的连通域作为分割得到的地面区域G3，得到地面区域。


4.根据权利要求1所述的可通行区域建模方法，其特征在于，所述(30)地平面拟合步骤包括：
(31)地面点云获取：对SLAM系统输出的稀疏特征点云中的每个点Qi进行筛选，判断该点在其对应的地面分割图像上是否位于地面区域，如果位于地面区域，则将该点加入地面点云CD；
(32)地面点云滤波：采用统计滤波的方法进行离群点的去除；
(33)地平面拟合：建立优化模型对经过统计滤波的地面点云Cg′进行平面拟合，使点到平面的总距离最小，得到地平面的数学表达式。


5.根据权利要求4所述的可通行区域建模方法，其特征在于，所述(3...

【专利技术属性】
技术研发人员：芮挺，张釜恺，杨成松，王东，陈飞琼，殷勤，赵杰，邵发明，赵华琛，刘恂，郑南，
申请(专利权)人：中国人民解放军陆军工程大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32