一种基于模板匹配的栅格地图融合偏差补偿方法和系统技术方案

一种基于模板匹配的栅格地图融合偏差补偿方法，包括：根据激光雷达的测量数据构建局部地图；计算局部地图和全局地图的重合区域，并在重合区域内选取最大模板地图；通过模板匹配方法计算选取的模板地图在全局地图中的最佳匹配位置；根据匹配结果计算模板地图相对于全局地图的水平方向偏差和高程偏差，对局部地图上补偿上述偏差，再将其和全局地图进行融合。本发明专利技术还包括一种基于模板匹配的栅格地图融合偏差补偿系统。本发明专利技术采用模板匹配的方法计算局部地图相对于全局地图在水平方向和高程上的偏差，并对其进行补偿，有效地保证融合后全局地图对真实世界的还原度和准确性，解决机器人位姿估计误差在局部地图到全局地图融合过程中导致的偏差。合过程中导致的偏差。合过程中导致的偏差。

【技术实现步骤摘要】
一种基于模板匹配的栅格地图融合偏差补偿方法和系统


[0001]本专利技术涉及机器人自主定位导航领域，具体涉及一种地图构建方法和系统。

技术介绍

[0002]机器人描述环境、认识环境、和环境交互的过程，主要就是依靠地图。机器人利用环境地图来描述其当前环境信息，并随着使用的算法与传感器差异采用不同的地图描述形式。目前机器人领域常用的地图包括但不限于拓补地图、路标地图、栅格地图、点云地图、认知地图。拓扑地图是一种无度量地图，使用关键帧作为地图的节点，关键帧之间共同的数据关联作为地图的边。栅格地图、路标地图、点云地图都属于度量地图，其中路边地图属于稀疏地图，它使用一系列离散的三维路标描述环境，地图只包含有限数量的路标。栅格地图和点云地图则属于稠密地图，分别使用稠密的立方块和三维点对真实世界进行了详细描述。认知地图则是近些年发展起来的地图描述方式，除了几何信息外还包含了物体的语义信息，为地图中的对象赋予更抽象的含义，是机器人和环境进行高级别的交互的基础。
[0003]针对地图构建，目前普遍的做法是估计当前时刻机器人的位置和姿态，以及局部地图，根据本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于模板匹配的栅格地图融合偏差补偿方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、利用机器人平台搭载的激光雷达构建局部地图；步骤二、迭代局部地图的每个栅格，根据栅格的位置判断局部地图的每个栅格是否在全局地图中，从而得到局部地图和全局地图的重叠区域地图；步骤三、遍历重叠区域的每个栅格，将被遍历的栅格为左上角得到一个正方形地图区域，使得该正方形区域内的每个栅格都必须在重叠区域地图内，且边长尽可能大；遍历结束后保留边长最大的正方形地图区域，将其作为模板地图，并记录该区域左上角栅格的水平位置作为模板地图的位置；步骤四、将全局地图作为被匹配对象，遍历全局地图中的每个栅格，将被遍历的栅格作为正方形的左上角，选取和模板地图相同尺寸的地图区域，计算该区域和模板地图之间的互相关系数作为二者的相似度得分；遍历完成后得到全局地图所有栅格对应的相似度得分，设置相似度得分的阈值；如果存在栅格对应的得分高于阈值，则认为匹配成功，在高于阈值的栅格中选取得分最高的作为成功匹配结果，记录该栅格在全局地图下的水平位置作为匹配位置；如果所有得分均小于阈值，则认为匹配失败；步骤五、判断是否成功匹配，如果匹配失败，则不进行融合误差修正；如果匹配成功，则计算步骤三中模板地图的位置相对于步骤四中匹配位置的偏差，对步骤一中局部地图所有栅格补偿该位置偏差；同时计算步骤三模板地图和步骤四匹配成功的栅格对应的地图区域之间的高程偏差的平均值，对局部地图的所有栅格补偿该高程偏差；完成偏差补偿后，将局部地图融合到全局地图中，然后进入下一个循环。2.根据权利要求1所述的一种基于模板匹配的栅格地图融合偏差补偿方法，其特征在于：步骤一所述的局部地图类型为栅格高程地图。3.根据权利要求1所述的一种基于模板匹配的栅格地图融合偏差补偿方法，其特征在于：步骤二至五中涉及到的地图均为栅格高程地图。4.根据权利要求1所述的一种基于模板匹配的栅格地图融合偏差补偿方法，其特征在于：步骤三所述的模板地图是在步骤二所述的地图重叠区域上选取的，模板地图的选取方式是通过遍历的方式选取到重叠区域内最大的正方形区域作为模板地图。5.根据权利要求1所述的一种基于模板匹配的栅格地图融合偏差补偿方法，其特征在于：步骤四中所述的模板匹配包括：遍历地计算模板和全局地图中对应区域的互相关系数作为相似度得分，选取大于设定阈值的最大相似度得分对应的栅格作为成功匹配的结果。6.根据权利要求1所述的一种基于模板匹配的栅格地图融合偏差补偿方法，其特征在于：步骤五所述的偏差补偿方...

【专利技术属性】
技术研发人员：周洋，原崧育，李月华，
申请(专利权)人：之江实验室，
类型：发明
国别省市：