[發明專利]采用激光器自定義環境特征的交叉式分區建圖與質量評估方法

有效

• 申請號: 201811440091.5
• 申請日: 2018-11-29
• 公開（公告）號: CN109360255B
• 公開（公告）日: 2022-12-09
• 發明（設計）人: 孫雷;林萬彪;蔣正宏;劉景泰
• 申請（專利權）人: 南開大學
• 主分類號: G06T11/20
• 分類號: G06T11/20;G06Q10/06
• 代理公司: 天津耀達律師事務所 12223
• 代理人: 侯力

1.一種采用激光器自定義環境特征的交叉式分區建圖與質量評估方法，其特征在于該方法包含以下步驟：

步驟一，以相鄰覆蓋方式對目標建圖場地進行交叉式分區；

⑴根據目標建圖場地大小建立一個橫向長M米，縱向寬N米的長方形全圖區域，建立以長方形全圖區域一角為原點，橫向為X軸，縱向為Y軸的坐標系；

⑵從原點開始沿X軸掃描，完成一個半徑為R米的圓形區域掃描后，沿X軸平移R米運動至圓形區域的邊上，其中R＜M，在傳感器離開圓形前啟動下一次區域掃描，按照前述掃描方法循環直至到達步驟一(1)建立的長方形全圖區域的邊界完成一行的分區覆蓋；

⑶沿Y軸移動R米到達上一行最后一個圓形的邊緣啟動下一次區域掃描，然后重新沿X軸反方向重復步驟一(2)中的過程，繼續新一行的分區掃描；

⑷循環步驟一(2)和(3)中的過程直至完整覆蓋整個長方形全圖區域；

步驟二，自定義環境特征建圖與質量評估；

激光傳感器通過激光測距器件掃描獲取環境中的物體點云數據，點云數據為距離與反射能量信息；通過自定義的環境特征模型，高反光物體模型、墻壁直線模型，利用高反光物體、墻壁直線和貨架腿的穩定環境自身特征作為地圖標識物，從物體點云數據中解析出與自定義的環境特征模型匹配的特征及其位置，記錄在地圖中，同時使用自定義的環境特征模型對應的質量評估函數對地圖質量進行評估，保障地圖質量；具體過程如下：

1)自定義一種或多種環境特征模型及其質量評估函數；

2)導入環境特征模型與評估函數，掃描場地分區并建立環境特征地圖；

3)計算分區環境特征質量評估值；

包含以下過程：

a)、統計自定義特征的數量；將步驟一(1)建立的長方形區域進行分區，分區總數為n，分區序號記為k，k＝1,…,n，高反光物體數量記為Hk，直線線段數量記為Lk,分區內自定義特征總數量記為Nk，計算方法為：

Nk＝Hk+Lk；

b)、分別根據自定義特征質量評估函數，計算每種自定義特征的質量；分區內高反光物體數量為Hk，每個高反光物體強度記為Ak(i)，i＝1,…,Hk，區域背景反射強度記為Bk，則高反光物體與背景對比度作為質量評估函數Ck，函數定義為分區內激光掃描點數量記為Sk，其中歸屬于直線的激光掃描點數量記為Dk，則歸屬于直線的激光掃描點占比作為質量評估函數Fk，函數定義為

c)、計算分區評估數值總值，記為Mk，計算方法為：

4)對比預設環境特征質量閾值，判斷是否合格；

5)統計所有分區合格數量和合格率，作為全地圖質量評估值；

方法是，計算目標場地的合格率以評估目標場地環境特征質量；合格區域數量記為x，x≤n，合格率記為f，計算方法為：

如果合格率f大于等于80％，場地環境特征質量良好，保證定位穩定性和連續性；如果合格率小于80％則不達標，則需要對不合格區域增加人工反光板特征使之達到質量指標，為機器人在物流領域的應用提供安全保障。