一种交互式地图构建方法技术

本发明专利技术涉及一种交互式地图构建方法，包括：S1、基于预先获取的多个传感器数据，获取地图初始数据；S2、接收用户针对所述地图初始数据中满足预设条件的任一对帧点云数据的调整指令，对所述地图初始数据进行调整，获取该对帧点云数据调整后的相对位姿；S3、将该对帧点云数据调整后的相对位姿作为迭代最近点算法的初始值，进行迭代，直至满足预先设定的第一条件，获取该对帧点云数据的新的相对位姿；S4、基于该对帧点云数据的新的相对位姿，进行位姿图优化处理，获取处理后的地图。获取处理后的地图。获取处理后的地图。

【技术实现步骤摘要】
一种交互式地图构建方法


[0001]本专利技术涉及巡检机器人的地图构建
，尤其涉及一种交互式地图构建方法。

技术介绍

[0002]地图构建是移动式巡检机器人系统的重要组成部分，其作用是生成用于巡检机器人定位与导航的环境地图。目前，由于工作环境越发复杂，且建图时机器人轨迹受限制，会造成建图过程中回环匹配的漏检的情况，当发生漏检时会导致地图重影从而影响定位效果与稳定性。
[0003]虽然，中国专利CN109710724B中，通过惯性测量单元(IMU)获取每帧点云对应的位姿状态，然后通过坐标转换将各帧点云叠加获取点云地图。但是该方法依赖IMU的准确性，且地图出现问题时无法继续调整。
[0004]在中国专利CN113674411A中，构建点云地图中错误点云数据的拟合线段和目标点云数据线段的调整关系重新优化地图，依赖于拟合效果，且拟合过程不透明。

技术实现思路

[0005](一)要解决的技术问题
[0006]鉴于现有技术的上述缺点、不足，本专利技术提供一种交互式地图构建方法，其解决了现有技术中巡检机器人的地图构建算法自动构建地图时产生的重影现象技术问题。
[0007](二)技术方案
[0008]为了达到上述目的，本专利技术采用的主要技术方案包括：
[0009]本专利技术实施例提供一种交互式地图构建方法，包括：
[0010]S1、基于预先获取的多个传感器数据，获取地图初始数据；
[0011]S2、接收用户针对所述地图初始数据中任一对帧点云数据的调整指令，对所述地图初始数据进行调整，获取该对帧点云数据调整后的相对位姿；
[0012]S3、将该对帧点云数据调整后的相对位姿作为迭代最近点算法的初始值，进行迭代，直至满足预先设定的第一条件，获取该对帧点云数据的新的相对位姿；
[0013]S4、基于该对帧点云数据的新的相对位姿，进行位姿图优化处理，获取处理后的地图。
[0014]优选的，所述S1包括：
[0015]针对预先获取的多个传感器数据，进行异常值处理，获取异常处理后的传感器数据；
[0016]采用三维建图算法将所述异常处理后的传感器数据进行融合，获取地图初始数据。
[0017]优选的，
[0018]所述地图初始数据满足公式(1)；其中所述公式(1)为：
[0019]M{{map}，{keyframe0，...，keyframe
m
}}；
[0020]M表示地图初始数据；
[0021]map表示全局点云地图；
[0022]keyframe
m
表示第m帧点云数据；
[0023]keyframe
m
＝{id
m
，T
m
，P
m
}；
[0024]id
m
表示第m帧点云数据的标识ID；
[0025]T
m
表示第m帧点云数据的点云位姿；
[0026]P
m
表示第m帧点云数据的点云。
[0027]优选的，
[0028]所述S2中的用户针对所述地图初始数据中任一对帧点云数据的调整指令具体为：
[0029]用户针对所述地图初始数据中任一对帧点云数据，手动调整该对帧点云数据中的点云之间的相对位姿，使得该对帧点云数据中的点云重合的调整指令。
[0030]优选的，
[0031]所述预先设定的第一条件为迭代最近点算法的误差函数的值小于预先设定的阈值；
[0032]所述迭代最近点算法的误差函数为：
[0033][0034]其中，n为该对帧点数据中作为迭代最近点算法中的最邻近点对的个数；
[0035]p
i
为该对帧点数据中作为迭代最近点算法中的待匹配点云的第i对最邻近点中的待匹配点；
[0036]q
i
为该对帧点数据中作为迭代最近点算法中的待匹配点云的第i对最邻近点中的模板点；
[0037]E(R，t)为迭代最近点算法的误差函数的值。
[0038]优选的，
[0039]所述预先设定的第一条件为迭代最近点算法进行的迭代次数达到预先设定值。
[0040]优选的，
[0041]所述多个传感器包括：里程计、惯性导航器件和激光雷达。
[0042]优选的，所述S4包括：
[0043]将该对帧点云数据调整后的相对位姿作为新的边加入到由初始地图数据构成的位姿图当中，得到新的位姿图，针对所述新的位姿图进行位姿图优化处理，获取处理后的地图。
[0044]优选的，
[0045]所述位姿图优化处理包括：采用高斯
‑
牛顿法通过预先设定的目标函数进行优化以调整所有点云数据的点云位姿，直至满足预先设置的精度要求或达到最大迭代次数获取处理后的地图；
[0046]所述目标函数为：
[0047][0048]其中，C为新的位姿图中所有边的集合；
[0049]Ω
ij
表示新的位姿图中任一帧点云数据i和另一帧点云数据j之间的边的权重值；
[0050]<i,j>为新的位姿图中任一帧点云数据i和另一帧点云数据j之间的边；
[0051]e
ij
表示误差；其中，
[0052]z
ij
为任一对帧点云数据间的测量值；
[0053]为任一对帧点云数据间的期望值。
[0054]优选的，所述方法还包括：
[0055]S5、重复步骤S2
‑
S4，直至处理后的地图中任一对帧点云数据之间的相对位姿满足预先设定的精度，则得到最终的处理后的地图。
[0056](三)有益效果
[0057]本专利技术的有益效果是：本专利技术的一种交互式地图构建方法，在地图初始数据的基础上，接收了用户针对所述地图初始数据中满足预设条件的任一对帧点云数据的调整指令，对所述地图初始数据进行调整，获取了该对帧点云数据调整后的相对位姿，来提供迭代最近点算法的初始值，因此节约了匹配时间，并极大提高了匹配的准确率。此外，提供了针对地图数据的后处理功能，扩展了地图的可处理空间，可应对复杂环境下的地图构建工作。
附图说明
[0058]图1为本专利技术的一种交互式地图构建方法流程图；
[0059]图2为本专利技术实施例中的地图初始数据示意图；
[0060]图3为本专利技术实施例中的地图初始数据中任一对帧点云数据的差异对比示意图；
[0061]图4为采用本专利技术的一种交互式地图构建方法所得到的最终的处理后的地图示意图。
具体实施方式
[0062]为了更好的解释本专利技术，以便于理解，下面结合附图，通过具体实施方式，对本专利技术作详细描述。
[0063]为了更好的理解上述技术方案，下面将参照附图更详细地描述本专利技术的示例性实施例。虽然附图中显示了本本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种交互式地图构建方法，其特征在于，包括：S1、基于预先获取的多个传感器数据，获取地图初始数据；S2、接收用户针对所述地图初始数据中任一对帧点云数据的调整指令，对所述地图初始数据进行调整，获取该对帧点云数据调整后的相对位姿；S3、将该对帧点云数据调整后的相对位姿作为迭代最近点算法的初始值，进行迭代，直至满足预先设定的第一条件，获取该对帧点云数据的新的相对位姿；S4、基于该对帧点云数据的新的相对位姿，进行位姿图优化处理，获取处理后的地图。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述S1包括：针对预先获取的多个传感器数据，进行异常值处理，获取异常处理后的传感器数据；采用三维建图算法将所述异常处理后的传感器数据进行融合，获取地图初始数据。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述地图初始数据满足公式(1)；其中所述公式(1)为：M＝{{map}，{keyframe0，...，keyframe
m
}}；M表示地图初始数据；map表示全局点云地图；keyframe
m
表示第m帧点云数据；keyframe
m
＝{id
m
，T
m
，P
m
}；id
m
表示第m帧点云数据的标识ID；T
m
表示第m帧点云数据的点云位姿；P
m
表示第m帧点云数据的点云。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述S2中的用户针对所述地图初始数据中任一对帧点云数据的调整指令具体为：用户针对所述地图初始数据中任一对帧点云数据，手动调整该对帧点云数据中的点云之间的相对位姿，使得该对帧点云数据中的点云重合的调整指令。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述预先设定的第一条件为迭代最近点算法的误差函数的值小于预先设定...

【专利技术属性】
技术研发人员：王文月，洪东升，邓成呈，刘藏龙，许泽清，李维凯，李坤，
申请(专利权)人：杭州申昊科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：