一种叠图判断方法、芯片及机器人技术

本发明专利技术公开了一种叠图判断方法、芯片及机器人，所述方法包括如下步骤：步骤S1，复制当前地图，得到第一地图和第二地图，然后在第一地图和第二地图上提取特征点；步骤S2，基于所述特征点，通过随机采样一致性算法查找第一地图和第二地图的相似区域；步骤S3，验证第一地图和第二地图的相似区域是否与实际环境相符，如果不相符则判断出现叠图。本发明专利技术所述的方法可以提高机器人判断是否叠图的效率和准确率。以提高机器人判断是否叠图的效率和准确率。以提高机器人判断是否叠图的效率和准确率。

【技术实现步骤摘要】
一种叠图判断方法、芯片及机器人


[0001]本专利技术涉及智能移动机器人领域，具体涉及一种叠图判断方法、芯片及机器人。

技术介绍

[0002]智能移动机器人，在工作时需要建图，就是持续使用码盘、陀螺仪、激光头或摄像头等数据进行融合，生成地图的过程。由于传感器工作不稳定、传感器噪声或人为干扰等情况，地图可能会发生错乱，从错乱点开始，地图会生长出一块跟原地图类似的区域，一般称这种情况为“叠图”。地图一旦错乱，会引起机器人后续行为错乱，比如一直想导航到实际不存在的地方。叠图无法从根本上避免，因此如何快速且准确地判断是否叠图是目前亟需解决的问题。

技术实现思路

[0003]为解决上述问题，本专利技术提供了一种叠图判断方法、芯片及机器人，大大提高了机器人判断地图是否错乱的效率和准确率。本专利技术的具体技术方案如下：
[0004]一种叠图判断方法，应用于移动机器人，所述方法包括如下步骤：步骤S1，复制当前地图，得到第一地图和第二地图，然后在第一地图和第二地图上提取特征点；步骤S2，基于所述特征点，通过随机采样一致性算法查找第一地图和第二地图的相似区域；步骤S3，验证第一地图和第二地图的相似区域是否与实际环境相符，如果不相符则判断出现叠图。
[0005]进一步地，所述方法还包括：在执行所述步骤S1之前，对当前地图进行高斯滤波，以过滤低频噪声。
[0006]进一步地，所述步骤S1中，在第一地图和第二地图上提取特征点的方法包括SURF检测算法或SIFT检测算法中的任一项。
[0007]进一步地，所述步骤S2中，通过随机采样一致性算法查找第一地图和第二地图的相似区域的方法具体包括：步骤S21，在第一地图上随机选取两个特征点并连接，得到第一向量；步骤S22，在第二地图上随机选取两个特征点并连接，得到第二向量；其中，在第一地图上选取的特征点与在第二地图上选取的特征点不相同；步骤S23，求第一向量与第二向量之间的投影关系；步骤S24，基于所述投影关系，将第一地图上除连接成第一向量的两个特征点外的其余特征点进行转换，得到每个特征点对应的转换坐标；步骤S25，基于每个特征点对应的转换坐标，判断所述转换坐标在容差范围内是否存在第二地图上的特征点，如果存在，则该转换坐标与其容差范围内的第二地图上的特征点匹配，记录特征点的匹配数量；步骤S26，重复执行步骤S21至步骤S25若干次，比较匹配数量并选择其中的最大值；步骤S27，基于最大的匹配数量所对应的第二地图上的特征点，以及与第二地图上的特征点匹配的转换坐标在转换之前所对应的第一地图上的特征点，前者在第二地图上围成的区域与后者在第一地图上围成的区域是相似区域。
[0008]进一步地，所述步骤S23中，求第一向量与第二向量之间的投影关系的方法具体包括：步骤S231，将第一向量起点的坐标与第二向量起点的坐标相减，得到第一向量与第二向
量之间的平移关系；步骤S232，计算第一向量与第二向量的内积，以及第一向量的模与第二向量的模的乘积，然后用所述内积除以所述乘积，得到第一向量与第二向量之间的夹角的余弦值；步骤S233，根据所述余弦值计算第一向量与第二向量之间的夹角，得到第一向量与第二向量之间的旋转关系；其中，第一向量与第二向量之间的投影关系包括第一向量与第二向量之间的平移关系和旋转关系。
[0009]进一步地，所述步骤S3中，验证第一地图和第二地图的相似区域是否与实际环境相符的方法具体包括：步骤S31，机器人导航到第一地图的相似区域的质心，如果无法导航到质心，则第一地图的相似区域与实际环境不相符，如果成功导航到该位置，则进入步骤S32；步骤S32，机器人构建当前位置的局部地图，然后进行重定位，如果重定位失败，则第一地图的相似区域与实际环境不相符，如果重定位成功，则进入步骤S33；步骤S33，机器人导航到第二地图的相似区域的质心，如果无法导航到质心，则第二地图的相似区域与实际环境不相符，如果成功导航到该位置，则进入步骤S34；步骤S34，机器人构建当前位置的局部地图，然后进行重定位，如果重定位失败，则第二地图的相似区域与实际环境不相符，如果重定位成功，则判断没有叠图。
[0010]进一步地，所述相似区域的质心的获取方法具体包括：读取围成相似区域的特征点的坐标，将横坐标相加后求平均值，得质心的横坐标，将纵坐标相加后求平均值，得质心的纵坐标，至此得到相似区域的质心的位置。
[0011]进一步地，判断机器人是否能够导航到质心的方法具体包括：机器人搜索移动到质心的路径，如果无法搜索到路径，则表明无法导航到质心，如果搜索到路径，但是在移动过程中与障碍物碰撞的次数超过预设次数，则表明无法导航到质心。
[0012]进一步地，所述方法还包括：在所述步骤S3判断出现叠图之后，机器人清除当前地图，然后重新建图；或者，机器人读取历史地图进行重定位，如果重定位成功则将该历史地图设置为当前地图，如果重定位失败则重新建图。
[0013]一种芯片，该芯片上储存有计算机程序代码，所述计算机程序代码被执行时实现所述叠图判断方法的步骤。
[0014]一种机器人，所述机器人装配有所述芯片。
[0015]本专利技术的有益效果在于：与现有技术相比，本专利技术所述的方法通过第一地图与第二地图之间的投影关系，将第一地图上的特征点转换到第二地图上，并根据匹配的情况查找出第一地图和第二地图中的相似区域，最后对相似区域进行验证以得知是否叠图。在计算投影关系的过程中，由于第一地图和第二地图只涉及到平面变换且尺度不变，因此只需要四个点即可求出投影关系，数据量少，大大加快了运算速度。另外，通过多次迭代的方式寻找匹配数量最多的投影关系，可以提高判断相似区域的准确率，进而提高判断叠图的准确率。
附图说明
[0016]图1为本专利技术一种实施例所述叠图判断方法的流程图示意图。
[0017]图2为本专利技术一种实施例所述机器人构建的全局地图示意图。
[0018]图3为本专利技术一种实施例所述包含特征点的全局地图示意图。
[0019]图4为本专利技术一种实施例所述全局地图上的相似区域示意图。
具体实施方式
[0020]以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本申请实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本申请。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本申请的描述。
[0021]应当理解，当在本申请中使用时，术语“包括”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。还应当理解，在本申请中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。
[0022]如在本申请中所使用的那样，术语“如果”可以依据上下文被解释为“当
…
时”或“一旦”或“响应于确定”或“响应于检测到”。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种叠图判断方法，应用于移动机器人，其特征在于，所述方法包括如下步骤：步骤S1，复制当前地图，得到第一地图和第二地图，然后在第一地图和第二地图上提取特征点；步骤S2，基于所述特征点，通过随机采样一致性算法查找第一地图和第二地图的相似区域；步骤S3，验证第一地图和第二地图的相似区域是否与实际环境相符，如果不相符则判断出现叠图。2.根据权利要求1所述的一种叠图判断方法，其特征在于，所述方法还包括：在执行所述步骤S1之前，对当前地图进行高斯滤波，以过滤低频噪声。3.根据权利要求1所述的一种叠图判断方法，其特征在于，所述步骤S1中，在第一地图和第二地图上提取特征点的方法包括SURF检测算法或SIFT检测算法中的任一项。4.根据权利要求1所述的一种叠图判断方法，其特征在于，所述步骤S2中，通过随机采样一致性算法查找第一地图和第二地图的相似区域的方法具体包括：步骤S21，在第一地图上随机选取两个特征点并连接，得到第一向量；步骤S22，在第二地图上随机选取两个特征点并连接，得到第二向量；其中，在第一地图上选取的特征点与在第二地图上选取的特征点不相同；步骤S23，求第一向量与第二向量之间的投影关系；步骤S24，基于所述投影关系，将第一地图上除连接成第一向量的两个特征点外的其余特征点进行转换，得到每个特征点对应的转换坐标；步骤S25，基于每个特征点对应的转换坐标，判断所述转换坐标在容差范围内是否存在第二地图上的特征点，如果存在，则该转换坐标与其容差范围内的第二地图上的特征点匹配，记录特征点的匹配数量；步骤S26，重复执行步骤S21至步骤S25若干次，比较匹配数量并选择其中的最大值；步骤S27，基于最大的匹配数量所对应的第二地图上的特征点，以及与第二地图上的特征点匹配的转换坐标在转换之前所对应的第一地图上的特征点，前者在第二地图上围成的区域与后者在第一地图上围成的区域是相似区域。5.根据权利要求4所述的一种叠图判断方法，其特征在于，所述步骤S23 中，求第一向量与第二向量之间的投影关系的方法具体包括：步骤S231，将第一向量起点的坐标与第二向量起点的坐标相减，得到第一向量与第二向量之间的平移关系；步骤S232，计算第一向量与第二向量的内积，以及第一向量的模与第二向量的模的乘积，然后用所述内积除以所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄惠保，周和文，陈卓标，孙明，徐松舟，
申请(专利权)人：珠海一微半导体股份有限公司，
类型：发明
国别省市：