一种面向室内环境的语义拓扑地图构建方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种面向室内环境的语义拓扑地图构建方法和装置，属于电子地图领域，用于解决在使用拓扑地图的条件下，智能设备(如家用机器人)不能使用用户语言与用户进行沟通的问题，所述方法包括：采集房屋中物体的位置信息和物体的图像信息；根据房屋的栅格地图、所述物体的图像信息和所述物体的位置信息，分别确定房屋中各房间的语义标识，所述语义标识用于指示房间分类、用途和功能中的一个或多个；以各所述房间为节点，生成含有所述语义标识的语义拓扑地图。本发明专利技术提供的技术方案在使用拓扑地图的条件下，提高智能设备的用户体验。提高智能设备的用户体验。提高智能设备的用户体验。

【技术实现步骤摘要】
一种面向室内环境的语义拓扑地图构建方法和装置


[0001]本专利技术属于电子地图领域，尤其涉及一种面向室内环境的语义拓扑地图构建方法和装置。

技术介绍

[0002]拓扑地图采用图的结构描述环境信息。图的节点表示一个场景，边表示节点之间的连通关系。相对于占据栅格地图，拓扑地图减少了环境表征的存储空间，提高了全局路径规划效率。
[0003]相对于栅格地图，拓扑地图省略了大量细节，因此更便于智能设备(如家用机器人)快速地找到行驶路线。
[0004]然而，由于缺乏足够的细节，使用者在向智能设备下达指令时，通常只能使用智能设备的语言，而无法用自己的语言，这会降低用户体验。

技术实现思路

[0005]鉴于上述的分析，本专利技术旨在提出一种面向室内环境的语义拓扑地图构建方法和装置，在使用拓扑地图的条件下，提高智能设备的用户体验。
[0006]本专利技术的目的主要是通过以下技术方案实现的：
[0007]一方面，本专利技术提供了一种面向室内环境的语义拓扑地图构建方法，包括：
[0008]采集房屋中物体的位置信息和物体的图像信息；
[0009]根据房屋的栅格地图、所述物体的图像信息和所述物体的位置信息，分别确定房屋中各房间的语义标识，所述语义标识用于指示房间分类、用途和功能中的一个或多个；
[0010]以各所述房间为节点，生成含有所述语义标识的语义拓扑地图。
[0011]进一步地，所述根据房屋的栅格地图、所述物体的图像信息和所述物体的位置信息，分别确定房屋中各房间的语义标识，包括：
[0012]根据所述房屋的栅格地图，确定所述房屋中房间的位置信息；
[0013]根据所述物体的位置信息和所述房间的位置信息，确定所述房间和所述物体的所属关系；
[0014]根据所述所属关系和所述物体的图像信息，确定所述房间中物体的观测类型，所述房间中物体对应一个或多个观测类型；
[0015]根据所述房间中物体的观测类型，确定所述物体所属房间的语义标识。
[0016]进一步地，所述根据所述房间中物体的观测类型，确定所述物体所属房间的语义标识，包括：
[0017]所述语义标识为房间种类；
[0018]确定所述观测类型对应的物体观测概率，所述物体观测概率用于指示所述观测类型与所述物体实际类型相同的概率；
[0019]确定所述观测类型对应的包含关系概率，所述包含关系概率用于指示当房间中存
在所述物体以所述观测类型存在时，所述房间被标识为相应的房间种类的概率，一个所述包含关系概率对应一个所述房间种类和一个所述观测类型；
[0020]根据所述观测概率和所述包含关系概率，确定至少一个房间类型概率，所述房间类型概率用于指示所述房间为相应房间种类的可能性，一个所述房间类型概率对应一个所述房间种类。
[0021]确定最大的房间类型概率对应的房间种类为所述房间的语义标识。
[0022]进一步地，以下述公式计算房间类型概率：
[0023][0024]其中，用于表征房间种类为R时的房间类型概率，用于表征第n个物体的第i
n
个观测类型的包含关系概率，用于表征...和的和，用于表征第n个物体的第i
n
个观测类型的物体观测概率，R用于表征房间种类，n
oc
用于表示观测类型的数量。用于表征第n个物体的观测，用于表征第n个物体的第i
n
个观测类型。
[0025]进一步地，在所述栅格地图中确定房屋中门的位置信息；
[0026]根据所述门的位置信息，确定所述房屋中房间的位置信息。
[0027]进一步地，基于栅格地图确定房屋的主方向；
[0028]以可行栅格为起点，沿所述主方向搜索位于可行栅格两侧、距离最近的占据栅格；
[0029]当存在两个所述占据栅格的间距在预设取值范围内，确定所述两个占据栅格的位置信息为所述门的位置信息。
[0030]第二方面，本专利技术实施例提供了一种面向室内环境的语义拓扑地图构建装置，包括：采集模块、数据处理模块和地图生成模块；
[0031]所述采集模块用于采集房屋中物体的位置信息和物体的图像信息；
[0032]所述数据处理模块用于根据房屋的栅格地图、所述物体的图像信息和所述物体的位置信息，分别确定房屋中各房间的语义标识，所述语义标识用于指示房间分类、用途和功能中的一个或多个；
[0033]所述地图生成模块用于以各所述房间为节点，生成含有所述语义标识的语义拓扑地图。
[0034]进一步地，所述数据处理模块用于根据所述房屋的栅格地图，确定所述房屋中房间的位置信息；根据所述物体的位置信息和所述房间的位置信息，确定所述房间和所述物体的所属关系；根据所述所属关系和所述物体的图像信息，确定所述房间中物体的观测类型，所述房间中物体对应一个或多个观测类型；根据所述房间中物体的观测类型，确定所述物体所属房间的语义标识。
[0035]进一步地，所述数据处理模块用于确定所述观测类型对应的物体观测概率，所述物体观测概率用于指示所述观测类型与所述物体实际类型相同的概率；确定所述观测类型对应的包含关系概率，所述包含关系概率用于指示当房间中存在所述物体以所述观测类型
存在时，所述房间被标识为相应的房间种类的概率，一个所述包含关系概率对应一个所述房间种类和一个所述观测类型；根据所述观测概率和所述包含关系概率，确定至少一个房间类型概率，所述房间类型概率用于指示所述房间为相应房间种类的可能性，一个所述房间类型概率对应一个所述房间种类所述语义标识为房间种类。
[0036]进一步地，所述数据处理模块用于在所述栅格地图中确定房屋中门的位置信息；根据所述门的位置信息，确定所述房屋中房间的位置信息。
[0037]与现有技术相比，本专利技术至少能实现以下技术效果之一：
[0038]1.通常房间的分类与房间中的设施有关，例如卧室通常会设置床、卫生间设置坐便器、厨房设置烤箱等。因此本专利技术基于栅格地图确认房间位置，再结合各物体的位置信息和物体的图像信息，确定各房间的物体分布，从而确定房间分类。此外，用户还会根据自己的习惯对房间进行分类，例如用户会单独将一个房间用于工作、学习、读书、育儿、存储等用途或功能，这些房间也会有独特设施书柜、电脑、储物箱、玩具等，因此在本专利技术中，用户还可以根据习惯对语义标识进行定义，以提高用户体验。
[0039]2.基于栅格地图确认房间位置，基于房间中物体确定房间对应的语义，已确保房间位置和房间类型的相互匹配，进一步提高用户体验。
[0040]3.基于物体观测概率和包含关系概率得到的语义标识，其准确率达到96.55％。
[0041]本专利技术的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分的从说明书中变得显而易见，或者通过实施本专利技术而了解。本专利技术的目的和其他优点可通过在所写的说明书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
[0042]附图仅本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种面向室内环境的语义拓扑地图构建方法，其特征在于，包括：采集房屋中物体的位置信息和物体的图像信息；根据房屋的栅格地图、所述物体的图像信息和所述物体的位置信息，分别确定房屋中各房间的语义标识，所述语义标识用于指示房间分类、用途和功能中的一个或多个；以各所述房间为节点，生成含有所述语义标识的语义拓扑地图。2.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述根据房屋的栅格地图、所述物体的图像信息和所述物体的位置信息，分别确定房屋中各房间的语义标识，包括：根据所述房屋的栅格地图，确定所述房屋中房间的位置信息；根据所述物体的位置信息和所述房间的位置信息，确定所述房间和所述物体的所属关系；根据所述所属关系和所述物体的图像信息，确定所述房间中物体的观测类型，所述房间中物体对应一个或多个观测类型；根据所述房间中物体的观测类型，确定所述物体所属房间的语义标识。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述房间中物体的观测类型，确定所述物体所属房间的语义标识，包括：所述语义标识为房间种类；确定所述观测类型对应的物体观测概率，所述物体观测概率用于指示所述观测类型与所述物体实际类型相同的概率；确定所述观测类型对应的包含关系概率，所述包含关系概率用于指示当房间中存在所述物体以所述观测类型存在时，所述房间被标识为相应的房间种类的概率，一个所述包含关系概率对应一个所述房间种类和一个所述观测类型；根据所述观测概率和所述包含关系概率，确定至少一个房间类型概率，所述房间类型概率用于指示所述房间为相应房间种类的可能性，一个所述房间类型概率对应一个所述房间种类；确定最大的房间类型概率对应的房间种类为所述房间的语义标识。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据所述观测概率和所述包含关系概率，确定房间类型概率，包括：以下述公式计算房间类型概率：其中，用于表征房间种类为R时的房间类型概率，用于表征第n个物体的第i
n
个观测类型的包含关系概率，用于表征
…
和的和，用于表征第n个物体的第i
n
个观测类型的物体观测概率，R用于表征房间种类，n
oc
用于表示观测类型的数量，用于表征第
n个物体的观测，用于表征第n个物体的第i
n
个观测类型。5.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：祁贤雨，张维跃，王琳，周超，赵玉飞，董彦鹏，
申请(专利权)人：北京机械设备研究所，
类型：发明
国别省市：