[發明專利]面向封閉空間的拓撲分割方法及裝置

有效

• 申請號: 201810257071.8
• 申請日: 2018-03-26
• 公開（公告）號: CN108416785B
• 公開（公告）日: 2020-08-11
• 發明（設計）人: 廉斌;王玉亮
• 申請（專利權）人: 北京進化者機器人科技有限公司
• 主分類號: G06T7/11
• 分類號: G06T7/11;G06K9/62
• 代理公司: 北京超凡志成知識產權代理事務所(普通合伙) 11371
• 代理人: 陳曉云

1.一種面向封閉空間的拓撲分割方法，其特征在于，所述方法包括：

獲取待處理封閉空間的目標點云數據，其中，所述目標點云數據為經過預處理之后的點云數據；

采用密度投影和特征值法提取所述目標點云數據中符合墻面特征的點云數據；

對所述符合墻面特征的點云數據進行三維到二維投影，對投影后的數據進行柵格化處理，以提取得到多條線段；

通過迭代聚類方法對所述多條線段進行聚類處理，得到所述待處理封閉空間的輪廓，其中，所述輪廓中包含有多個柵格；

基于所述輪廓采用多方向掃描的點聚類方法對所述輪廓中的柵格進行聚類處理，得到所述待處理封閉空間的拓撲分割圖；

其中，通過迭代聚類方法對所述多條線段進行聚類處理，得到所述待處理封閉空間的輪廓包括：

對所述多條線段進行方向聚類，得到多個第一分組，其中，每個第一分組內的任意兩條線段之間的夾角在預設角度內；

對所述每個第一分組內的線段進行距離聚類，得到多個第二分組，其中，每個第二分組內任意一條線段的中點與組內最長線段的距離在預設距離內；

計算所述每個第二分組內的線段的平均方向和平均中點；

基于所述平均方向和所述平均中點采用點向式方法構建所述每個第二分組的目標直線；

將所述每個第二分組內的每條線段向其對應的目標直線進行投影，以合并所述每個第二分組內的線段，得到合并后的線段；

清除所述合并后的線段中線段長度小于預設長度的線段；

重復執行上述過程，直至最近兩次迭代的結果一致；

將迭代完成后，剩余的線段作為所述待處理封閉空間的輪廓；

基于所述輪廓采用多方向掃描的點聚類方法對所述輪廓中的柵格進行聚類處理，得到所述待處理封閉空間的拓撲分割圖包括：

計算所述輪廓中所有線段的端點坐標；

確定所述端點坐標中的x方向的極值和y方向的極值，其中，所述x方向的極值包括：x方向的極小值，x方向的極大值，y方向的極值包括：y方向的極小值，y方向的極大值；

基于所述x方向的極值和y方向的極值確定x掃描方向和y掃描方向；

根據所述x掃描方向對柵格進行逐列聚類掃描，得到所有柵格的第一分類結果，其中，所述第一分類結果中每一個柵格與其所屬類別的其它任意柵格之間的連線不與所述輪廓相交，所述第一分類結果中包含多個第一拓撲區域，且每個第一拓撲區域代表一種類別；

根據所述y掃描方向對柵格進行逐行聚類掃描，得到所有柵格的第二分類結果，其中，所述第二分類結果中每一個柵格與其所屬類別的其它任意柵格之間的連線不與所述輪廓相交，所述第二分類結果中包含多個第二拓撲區域，且每個第二拓撲區域代表一種類別；

當所述第一分類結果中存在目標第一拓撲區域與所述第二分類結果中的目標第二拓撲區域的重合區域大于預設區域面積時，則將所述目標第一拓撲區域和所述目標第二拓撲區域進行合并，得到所述待處理封閉空間的拓撲分割圖，其中，所述目標第一拓撲區域為所述多個第一拓撲區域中的任一個。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，獲取待處理封閉空間的目標點云數據包括：

通過安裝在機器人上的RGB-D相機獲取所述待處理封閉空間中不同時刻對應的里程計數據，深度圖和RGB圖；

通過時間對應關系將不同時刻對應的里程計數據，所述深度圖和所述RGB圖進行配準，得到所述待處理封閉空間的原始點云數據；

通過預設篩選規則對所述原始點云數據進行篩選處理，得到篩選后的點云數據；

對所述篩選后的點云數據進行下采樣處理和噪點去除處理，得到所述目標點云數據。

3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，采用密度投影和特征值法提取所述目標點云數據中符合墻面特征的點云數據包括：

采用目標柵格對x-y平面進行離散化處理，得到預設柵格地圖；

將所述目標點云數據投影至所述預設柵格地圖；

統計落入所述預設柵格地圖中每個柵格中的空間點，得到每個柵格中空間點的統計數據，其中，所述空間點為所述目標點云數據對應的點；

根據所述每個柵格中空間點的統計數據確定待驗證的墻面點云數據；

通過特征值法對所述待驗證的墻面點云數據進行特征值驗證，得到所述符合墻面特征的點云數據。