[發(fā)明專利]一種基于射頻識(shí)別錨點(diǎn)的數(shù)字地圖拼接方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610154686.9
• 申請(qǐng)日: 2016-03-17
• 公開（公告）號(hào): CN105701771A
• 公開（公告）日: 2016-06-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳超;劉志;李強(qiáng);閆青
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 江蘇科技大學(xué)
• 主分類號(hào): G06T3/40
• 分類號(hào): G06T3/40;G06T5/50
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標(biāo)代理有限公司 32200
• 代理人: 樓高潮

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種數(shù)字地圖拼接方法，具體涉及一種基于射頻識(shí)別錨點(diǎn)的柵格地圖 拼接方法，屬于多移動(dòng)機(jī)器人協(xié)同創(chuàng)建數(shù)字地圖技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

地圖拼接是多移動(dòng)機(jī)器人協(xié)同創(chuàng)建環(huán)境地圖中的關(guān)鍵技術(shù)，隨著環(huán)境規(guī)模的不斷 擴(kuò)大，單移動(dòng)機(jī)器人創(chuàng)建地圖的方式在精度、魯棒性以及計(jì)算效率等性能方面受到了嚴(yán)重 的制約。與單移動(dòng)機(jī)器人相比，多移動(dòng)機(jī)器人系統(tǒng)在執(zhí)行指定任務(wù)時(shí)，在精度、魯棒性和效 率等方面具有十分優(yōu)越的性能。但多移動(dòng)機(jī)器人協(xié)同創(chuàng)建地圖的過程是非常復(fù)雜的，其所 面臨的一個(gè)重要問題是如何實(shí)現(xiàn)地圖拼接，即多個(gè)移動(dòng)機(jī)器人在同一環(huán)境中分別探索不同 區(qū)域，并創(chuàng)建獨(dú)立的環(huán)境地圖，最終將各自所創(chuàng)建的地圖拼接成大規(guī)模的環(huán)境地圖。

現(xiàn)階段的地圖拼接方法流程一般為：首先對(duì)兩幅地圖進(jìn)行特征提取得到特征點(diǎn)； 通過進(jìn)行相似性度量找到匹配的特征點(diǎn)對(duì)；然后通過匹配的特征點(diǎn)對(duì)得到圖像空間坐標(biāo)變 換參數(shù)；最后由坐標(biāo)變換參數(shù)進(jìn)行地圖拼接。而特征提取是地圖拼接技術(shù)中的關(guān)鍵，準(zhǔn)確的 特征提取為特征匹配的成功進(jìn)行提供了保障。因此，尋求具有良好不變性和準(zhǔn)確性的特征 提取方法，對(duì)于匹配精度至關(guān)重要。

射頻識(shí)別技術(shù)基本工作原理是將電子標(biāo)簽附著在被識(shí)別物體的表面或內(nèi)部中，當(dāng) 被標(biāo)記的對(duì)象處于讀寫器的可讀取范圍內(nèi)時(shí)，電子標(biāo)簽和讀寫器之間將自動(dòng)建立起無線電 磁波或交變磁場(chǎng)方式的通信鏈路，讀寫器根據(jù)控制器需求或自動(dòng)的以無接觸的方式獲取電 子標(biāo)簽中所存儲(chǔ)的識(shí)別信息(如編號(hào)、位置數(shù)據(jù)等等)，接收后讀寫器對(duì)信息進(jìn)行解碼并將 結(jié)果傳至后臺(tái)控制器進(jìn)行綜合處理，從而完成整個(gè)信息的讀取過程。由于射頻識(shí)別標(biāo)簽易 于存儲(chǔ)位置數(shù)據(jù)，在機(jī)器人建立地圖時(shí)以這些位置數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)建立錨點(diǎn)，成為一種具有良 好不變性和準(zhǔn)確性的特征提取方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為解決上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題和不足，提供一種基于射頻識(shí)別 錨點(diǎn)的數(shù)字地圖拼接方法，本發(fā)明的方法能夠有效提高特征點(diǎn)提取的不變性和準(zhǔn)確性，并 且減少計(jì)算量。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種基于射頻識(shí)別錨點(diǎn)的數(shù)字地圖拼接方法，包括以下步驟：

步驟(1)：建立帶有射頻識(shí)別錨點(diǎn)的數(shù)字地圖；

步驟(2)：在各自地圖中提取特征點(diǎn)，并建立對(duì)應(yīng)關(guān)系；

步驟(3)：使用RANSAC算法挑選出有效的特征對(duì)，計(jì)算初始拼接參數(shù)；

步驟(4)：以初始拼接參數(shù)為基礎(chǔ)，使用ICP算法計(jì)算剛體變換參數(shù)，完成對(duì)地圖的 剛體變換；

步驟(5)：提出針對(duì)柵格地圖的拼接規(guī)則，對(duì)剛體變換后的地圖進(jìn)行拼接。

上述步驟(1)所述的建立帶有射頻識(shí)別錨點(diǎn)的數(shù)字地圖的具體步驟為：

步驟①：?jiǎn)?dòng)機(jī)器人并加載激光雷達(dá)和射頻識(shí)別模塊；

步驟②：機(jī)器人使用激光雷達(dá)進(jìn)行即時(shí)定位和地圖創(chuàng)建；

步驟③：在地圖中加入射頻識(shí)別錨點(diǎn)。

上述步驟(2)所述的特征點(diǎn)為射頻識(shí)別錨點(diǎn)。

上述步驟(3)所述的計(jì)算初始拼接參數(shù),方法如下：設(shè)步驟(1)中建立的地圖為P和Q，兩幅地圖中的射頻識(shí)別錨點(diǎn)集合分別為和設(shè)P_ξ為P的子集，它代表地圖P與Q重疊區(qū)域的射頻識(shí)別錨點(diǎn)集合,其中ξ定義為點(diǎn)集P的重疊百分比，從地圖P和Q中提取并建立特征對(duì)為其中第i組特征對(duì)中的F_i，P和F_i，Q分別表示地圖P和Q中的射頻識(shí)別錨點(diǎn)，這些射頻識(shí)別錨點(diǎn)在各自地圖中的位置分別為f_i，P和f_i，Q，設(shè)T＝{R，t}為拼接地圖的近似解，其中R是由旋轉(zhuǎn)角θ所確定的二維旋轉(zhuǎn)矩陣,t為二維的列向量,設(shè){F_i，P，F(xiàn)_i，Q}_i為一組有效特征對(duì)，一組特征對(duì)中的元素對(duì)應(yīng)空間中的同一個(gè)位置，則||Rf_i，P+t-f_i，Q||₂≈0，設(shè)變量N₀和r的初值為0，根據(jù)RANSAC算法挑選有效特征對(duì)并計(jì)算初始拼接參數(shù)的步驟如下：

步驟①：設(shè)置r＝r+1，并隨機(jī)選取兩組特征對(duì)i＝m，i＝n；

步驟②：將{F_i，P，F(xiàn)_i,Q}_i＝m，n帶入下式