一种基于激光栅格地图的分割方法技术

本发明专利技术公开一种基于激光栅格地图的分割方法，该分割方法根据激光数据扫描的轮廓信息只确定一个启动工作位置，并规划出沿着激光栅格地图内标记的最长连通区域的延伸方向拓展的弓字形路径，然后机器人从一个启动工作位置开始沿着所述弓字形路径，实时根据遍历过的栅格面积和连通区域的宽度设置地图坐标轴方向上的区域分割线，能在限定激光栅格地图的分割次数的基础上实现对室内工作环境中的长廊区域的分割以及各个相邻接的房间区域的有效分割，避免分割获得的新的工作区域出现局部区域面积过大或开口通道过小而影响机器人的工作效率，使得在分割地图中存在走廊的分割与真实环境一致，提高机器人的工作效率。

【技术实现步骤摘要】
一种基于激光栅格地图的分割方法
本专利技术涉及栅格地图分割的
，尤其涉及一种基于激光栅格地图的分割方法。
技术介绍
用于机器人自主定位导航技术中最常见的地图类型是栅格地图。栅格地图中的自由区域表示机器人可以通过的区域，获得具有栅格标记信息的区域有助于机器人建立工作区域、全局定位和路径规划。现有技术对栅格地图的分割算法基本都需要预先确定每个房间区域的中心位置才能对室内区域进行分割，并且现有的形态学分割可能会因为障碍物边界的影响而把走廊和邻近的区域合并，使得在分割地图中存在走廊的分割与真实环境不一致的情况。
技术实现思路
为了解决上述技术问题，本专利技术提出一种基于激光栅格地图的分割方法，具体的技术方案如下：一种基于激光栅格地图的分割方法，包括：步骤1、控制机器人通过激光传感器扫描室内工作环境，获取用激光线段描述的室内工作环境的轮廓信息，并构建起激光栅格地图；步骤2、根据室内工作环境的轮廓信息控制机器人移动至距离机器人启动位置最近且激光线段最长的栅格位置，然后从该栅格位置开始以弓字形路径遍历室内工作环境，其中，该弓字形路径沿着激光栅格地图内标记的最长连通区域的延伸方向拓展；步骤3、当机器人沿着步骤2所述的弓字形路径遍历过的栅格面积的增量处于分割面积阈值范围内，且激光传感器扫描到的当前遍历位置所处的连通区域在激光栅格地图的竖直坐标轴方向或水平坐标轴方向的宽度处于分界长度阈值范围内时，在机器人当前遍历位置处沿着对应的坐标轴方向设置区域分割线，从室内工作环境中分割出新的工作区域，其中，这个新的工作区域是未遍历过的区域；步骤4、控制机器人继续沿着步骤2所述的弓字形路径遍历室内工作环境的所述最长连通区域；步骤5、当机器人开始遍历分割出的所述新的工作区域时，重新记录机器人在这个新的工作区域沿着步骤2所述的弓字形路径遍历过的栅格面积的增量和激光传感器扫描到的当前遍历位置所处的的连通区域的宽度，然后重复上述步骤3至4，直到机器人保持步骤2所述的弓字形路径遍历完所述最长连通区域。与现有技术相比，本专利技术根据激光数据扫描的轮廓信息只确定一个启动工作位置，并规划出沿着激光栅格地图内标记的最长连通区域的延伸方向拓展的弓字形路径，就能让机器人从一个启动工作位置开始沿着所述弓字形路径对室内工作环境中的长廊区域以及各个相邻接的房间区域进行分割；然后本技术方案中的机器人在沿着弓字形路径遍历长廊区域的过程中，实时根据遍历过的栅格面积和连通区域的宽度设置地图坐标轴方向上的区域分割线，实现激光栅格地图的分割，减少激光栅格地图中标记的个别障碍物信息对区域分割的影响。此外，机器人遍历过的栅格面积和所处遍历位置的连通区域的宽度的设置能够限定激光栅格地图的分割次数，避免分割获得的新的工作区域出现局部区域面积过大或开口通道过小而影响机器人的工作效率，从而实现对室内工作环境中的长廊区域的分割以及各个相邻接的房间区域的有效分割，使得在分割地图中存在走廊的分割与真实环境一致，提高机器人的工作效率。进一步地，在所述步骤3中，当机器人在所述步骤2所述的弓字形路径中已遍历过的栅格面积处于所述分割面积阈值范围内时，所述区域分割线的设置方法包括：如果激光传感器扫描到当前遍历位置所处的连通区域在激光栅格地图的竖直坐标轴方向的宽度处于所述分界长度阈值范围内，那么在机器人当前遍历位置处沿着激光栅格地图的竖直坐标轴方向设置区域分割线，使得这个连通区域被分割成区域分割线左右两侧的子区域；如果激光传感器扫描到当前遍历位置所处的连通区域在激光栅格地图的水平坐标轴方向的宽度处于分界长度阈值范围内，那么在机器人当前遍历位置处沿着激光栅格地图的水平坐标轴方向设置区域分割线，使得这个连通区域被分割成区域分割线上下两侧的子区域。该技术方案根据机器人遍历过的栅格面积和所处遍历位置的连通区域的宽度，分别在竖直坐标轴方向上和水平坐标轴方向上分割狭窄通道连接的足够大区域，实现激光栅格地图的有效分割，减少了整块空闲栅格区域可能被划分成过多个工作区域后导致的机器人工作效率低的问题。进一步地，在机器人当前遍历位置处沿着激光栅格地图的竖直坐标轴方向设置所述区域分割线的前提下，所述区域分割线左侧的子区域是机器人已遍历区域时，所述区域分割线右侧的子区域是分割出新的工作区域，或者，所述区域分割线右侧的子区域是机器人已遍历区域时，所述区域分割线左侧的子区域是分割出的所述新的工作区域；在机器人当前遍历位置处沿着激光栅格地图的水平坐标轴方向设置所述区域分割线的前提下，所述区域分割线上侧的子区域是机器人已遍历区域时，所述区域分割线下侧的子区域是分割出新的工作区域，或者，所述区域分割线下侧的子区域是机器人已遍历区域时，所述区域分割线上侧的子区域是分割出的所述新的工作区域。该技术方案通过所述区域分割线确定机器人的已经遍历区域和未遍历的新区域，避免机器人在遍历室内工作环境过程中出现重复分割已遍历过的工作区域的问题。进一步地，在所述步骤4中，机器人遍历室内工作环境的所述最长连通区域的方法包括：当所述激光栅格地图内标记的最长连通区域的延伸方向为激光栅格地图的水平坐标轴方向时，机器人保持步骤2所述的弓字形路径去遍历竖直坐标轴方向上设置的区域分割线分割出的所述新的工作区域，但不去遍历水平坐标轴方向上设置的区域分割线分割出的所述新的工作区域；当所述激光栅格地图内标记的最长连通区域的延伸方向为激光栅格地图的竖直坐标轴方向时，机器人保持步骤2所述的弓字形路径去遍历水平坐标轴方向上设置的区域分割线分割出的所述新的工作区域，但不去遍历竖直坐标轴方向上设置的区域分割线分割出的所述新的工作区域。本技术方案根据分割出的新的工作区域与对应的区域分割线的分布位置特征，规划出机器人在长廊区域内的弓字形遍历路径的延伸方向，使得的弓字形遍历路径朝着机器人所述激光栅格地图内标记的最长连通区域的延伸方向拓展下去，也能够避免机器人在反复遍历室内工作环境过程中重复分割已遍历过的工作区域的问题，有利于提高机器人对所述激光栅格地图的分割效率。从而实现对室内工作环境中的长廊区域的分割以及各个相邻接的房间区域的有效分割。进一步地，所述区域分割线在所述室内工作环境中分割出的每个工作区域都是闭合区域，分割出的每个闭合区域在所述激光栅格地图中填充同灰度级的颜色，当每个闭合区域都被填充至检测不出空闲栅格代表的白色像素点时，停止填充操作。该技术方案利用颜色填充的方式完成对闭合地图区域的聚类处理，有利于识别出各个闭合地图区域之间的分割线是否为直线，实现根据类的连通性合并类得到完整的走廊和房间。进一步地，所述机器人沿着所述的弓字形路径在所述室内环境中遍历过的栅格面积是所述机器人规划行走的所述弓字形路径在所述激光栅格地图中占据的栅格单元的个数。有利于机器人根据激光栅格地图精准地判断遍历面积。进一步地，所述区域分割线是相邻接的所述闭合区域之间的边界线，都是以直线的形式标记在所述激光栅格地图中。有效剔除激光传感器扫描出的过短线段以及激光栅格地图中标记的不规则形状障碍物的干扰。附图说明图1是机器人上装配的激光传感器旋转扫描构建的激光栅本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于激光栅格地图的分割方法，包括：/n步骤1、控制机器人通过激光传感器扫描室内工作环境，获取用激光线段描述的室内工作环境的轮廓信息，并构建起激光栅格地图；/n其特征在于，还包括：/n步骤2、根据室内工作环境的轮廓信息控制机器人移动至距离机器人启动位置最近且激光线段最长的栅格位置，然后从该栅格位置开始以弓字形路径遍历室内工作环境，其中，该弓字形路径沿着激光栅格地图内标记的最长连通区域的延伸方向拓展；/n步骤3、当机器人沿着步骤2所述的弓字形路径遍历过的栅格面积的增量处于分割面积阈值范围内，且激光传感器扫描到的当前遍历位置所处的连通区域在激光栅格地图的竖直坐标轴方向或水平坐标轴方向的宽度处于分界长度阈值范围内时，在机器人当前遍历位置处沿着对应的坐标轴方向设置区域分割线，从室内工作环境中分割出新的工作区域，其中，这个新的工作区域内不存在机器人已遍历过的区域；/n步骤4、控制机器人继续沿着步骤2所述的弓字形路径遍历室内工作环境的所述最长连通区域；/n步骤5、当机器人开始遍历分割出的所述新的工作区域时，重新记录机器人在这个新的工作区域沿着步骤2所述的弓字形路径遍历过的栅格面积的增量和激光传感器扫描到的当前遍历位置所处的的连通区域的宽度，然后重复上述步骤3至4，直到机器人保持步骤2所述的弓字形路径遍历完所述最长连通区域。/n...

【技术特征摘要】
1.一种基于激光栅格地图的分割方法，包括：
步骤1、控制机器人通过激光传感器扫描室内工作环境，获取用激光线段描述的室内工作环境的轮廓信息，并构建起激光栅格地图；
其特征在于，还包括：
步骤2、根据室内工作环境的轮廓信息控制机器人移动至距离机器人启动位置最近且激光线段最长的栅格位置，然后从该栅格位置开始以弓字形路径遍历室内工作环境，其中，该弓字形路径沿着激光栅格地图内标记的最长连通区域的延伸方向拓展；
步骤3、当机器人沿着步骤2所述的弓字形路径遍历过的栅格面积的增量处于分割面积阈值范围内，且激光传感器扫描到的当前遍历位置所处的连通区域在激光栅格地图的竖直坐标轴方向或水平坐标轴方向的宽度处于分界长度阈值范围内时，在机器人当前遍历位置处沿着对应的坐标轴方向设置区域分割线，从室内工作环境中分割出新的工作区域，其中，这个新的工作区域内不存在机器人已遍历过的区域；
步骤4、控制机器人继续沿着步骤2所述的弓字形路径遍历室内工作环境的所述最长连通区域；
步骤5、当机器人开始遍历分割出的所述新的工作区域时，重新记录机器人在这个新的工作区域沿着步骤2所述的弓字形路径遍历过的栅格面积的增量和激光传感器扫描到的当前遍历位置所处的的连通区域的宽度，然后重复上述步骤3至4，直到机器人保持步骤2所述的弓字形路径遍历完所述最长连通区域。


2.根据权利要求1所述分割方法，其特征在于，在所述步骤3中，当机器人在所述步骤2所述的弓字形路径中已遍历过的栅格面积处于所述分割面积阈值范围内时，所述区域分割线的设置方法包括：
如果激光传感器扫描到当前遍历位置所处的连通区域在激光栅格地图的竖直坐标轴方向的宽度处于所述分界长度阈值范围内，那么在机器人当前遍历位置处沿着激光栅格地图的竖直坐标轴方向设置区域分割线，使得这个连通区域被分割成区域分割线左右两侧的子区域；
如果激光传感器扫描到当前遍历位置所处的连通区域在激光栅格地图的水平坐标轴方向的宽度处于分界长度阈值范围内，那么在机器人当前遍历位置处沿着激光栅格地图的水平坐标轴方向设置区域分割线，使得这个连通区域被分割成区域分割线上下两侧的子区域。


3.根据权利要求2所...

【专利技术属性】
技术研发人员：周和文，黄惠保，王驰，陈卓标，
申请(专利权)人：珠海市一微半导体有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44