[發明專利]一種移動機器人基于激光測距儀的線特征地圖創建方法

有效

• 申請號: 201310069985.9
• 申請日: 2013-03-06
• 公開（公告）號: CN103198751A
• 公開（公告）日: 2013-07-10
• 發明（設計）人: 梁志偉;邵長勉
• 申請（專利權）人: 南京郵電大學
• 主分類號: G09B29/00
• 分類號: G09B29/00;G06T5/00;G06T7/00
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 朱小兵

1.一種移動機器人基于激光測距儀的線特征地圖創建方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟（1），首先啟動激光測距儀對外部環境進行掃描，再對掃描的激光數據進行預處理濾除噪聲點后得到激光測量數據點集；

步驟（2），通過動態閾值法對激光測量數據點集進行區域分割，激光測量數據點集經過區域分割后分為N個區域塊，其中N為大于1的自然數；

步驟（3），對各區域塊內的數據點采用構建激光數據的后驗指數分布，以黃金分割的方法進行數據的迭代進行擬合；

步驟（4），通過對特征墻角進行提取實現從圖像空間到參數空間的轉換，建立局部環境地圖，通過匹配把局部環境地圖融合到全局地圖中以構建全局環境地圖。

2.根據權利要求1所述的一種移動機器人基于激光測距儀的線特征地圖創建方法，其特征在于：步驟（1）所述對掃描的激光數據進行預處理濾除噪聲點是采用均值濾波的方法。

3.根據權利要求1所述的一種移動機器人基于激光測距儀的線特征地圖創建方法，其特征在于：步驟（3）所述激光數據的后驗指數分布，是以黃金分割的方法進行數據的迭代進行擬合，具體步驟為：

步驟（31）:取出一幀數據中的一個區域，對該區域中的n個數據點進行編號：X₁X₂…X_n-1X_n；

步驟（32）:連接點X₁,X_n建立線段L₁,假設數據點X₂…X_n滿足指數分布，則點X_i的概率為p_i=1-e^-λd(^i-1)，i=2...n，n代表數據點的個數，λ為分布參數，d為相鄰點之間的距離；

步驟（33）:根據計算點X₂…X_n-1X_n的不確定度H，取出當前環境中的一條已知線段，通過激光測距儀掃描后計算出直線上的數據點數m，利用公式計算出此時的不確定度閾值h，以此時的閾值h作為標準值，當H<h時，區域線段擬合用線段L₁近似；當H>h時，直線擬合失敗，轉到步驟（34）；

步驟（34）:對線段L₁進行黃金分割，截取線段L₁的0.618長度時，找出離此時線段L₁末端點最近的點X_i，連接點X₁和X_i建立直線L₂完成區域線段擬合；

步驟（35）：循環步驟(32)-步驟(34)，直至分割的所有區域塊內的數據點完成擬合。

4.根據權利要求1所述的一種移動機器人基于激光測距儀的線特征地圖創建方法，其特征在于：步驟（4）所述特征墻角的提取采用Hough變換結合面積閾值的方法，通過延長判定線段以其交點作為原點構建Hough空間。

5.根據權利要求3所述的一種移動機器人基于激光測距儀的線特征地圖創建方法，其特征在于：步驟（4）所述通過匹配把局部環境地圖融合到全局地圖中以構建全局環境地圖是采用扇形匹配方法，具體步驟為：

步驟（41）:從全局地圖中取出經步驟（3）擬合好的線段L₁，以線段L₁為角平分線構建角度為2θ的扇形區域R，扇形區域R的兩條半徑分別為L₂、L₃；

步驟（42）:取出局部地圖中經過扇形區域R的線段L'，延長線段L'，當線段L'的延長線同時經過線段L₂、L₃時，判定此線段與全局地圖不匹配，把線段L'直接加入到全局地圖中；

步驟（43）:依據步驟(42)，局部地圖中的線段最多和扇形的半徑有一個交點，當局部地圖中的線段與L₁沒有交點，則此時與線段L₁重合或部分重合，將重合部分更新全局地圖，不重合部分則直接加入到全局地圖中；當局部地圖中的線段與線段L₁只有一個交點，設此時局部地圖中的線段為L₄，計算出線段L₄所有的激光數據點數n₁，且計算出落入區域R中的數據點數為m₁，則令線段L₄的權重為ω=m₁/n₁，進入下一步；

步驟（44）:判定此時線段L₄的匹配度d₁為線段L₄的中點到L₁的距離，α為線段L₁L₄之間的夾角，η為比例系數，通過給定匹配度的閾值ξ進行如下判斷：

當γ>ξ時，判定線段L₁L₄之間匹配，此時以線段L₁L₄的角平分線L₅來更新原地圖中的線段L₁；

當γ<ξ時，線段不匹配，把線段L₄依次加入到匹配隊列中，等待下次局部地圖中的線段的匹配。