[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

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。本發明方法以相鄰覆蓋方式對目標建圖場地進行交叉式分區；通過自定義一種或多種環境特征，充分利用高反光物體、墻壁直線、貨架腿等穩定環境自身特征作為地圖標識物，通過自定義質量評估函數對環境特征質量進行評估，保障地圖質量。本發明方法可降低部署難度和成本，降低對場地穩定安裝位置的要求。同時解決了激光掃描特征值質量不夠高、致使定位不準確的問題，以及傳統激光掃描區域邊緣特征稀疏無法掃描到足夠的特征而定位失敗的問題。

技術領域

本發明涉及激光建圖領域，具體涉及一種采用激光器的自定義環境特征的交叉式分區建圖與質量評估方法。

背景技術

傳統技術采用激光傳感器掃描場地內人工布置的多個反光板，將其位置記錄在地圖上作為特征點，后續搭載激光傳感器的機器人在場地內運動，通過掃描環境與地圖對比，通過三角定位等技術得到自身實時定位，具有地圖特征穩定可控等優點，但有反光板布置工作量大、成本高、對場地穩定安裝位置有嚴格要求等缺點。如果利用環境現有特征來建圖，如墻壁直線、貨架腿等，可降低反光板使用數量，但同時由于每個場地環境自身的多樣性和復雜性，會帶來新的挑戰：建圖過程缺乏對環境信息是否充足、是否鮮明等質量評估步驟，因而難以保證地圖信息質量，進而影響后續定位的成功率，也限制了應用激光定位技術的機器人推廣應用。

此外，在建圖時雖然激光傳感器不間斷旋轉掃描一定范圍的圓形區域，并移動擴展其視野以覆蓋整個場地，但是由于數據量存儲和計算量過大，通常只選取其中一些關鍵幀。關鍵幀可在掃描圓與上一圓相切時選取，但是由于激光掃描范圍是圓形，圓與圓之間一定會有無法覆蓋的面積；同時，當邊緣特征稀疏時，即使相鄰兩個分區里都有足夠的特征、質量為優良，實際定位時如果激光傳感器恰好運動到兩個分區邊緣，也可能無法掃描到足夠的特征而定位失敗。

發明內容

本發明目的是解決現有技術在多特征激光掃描情況下，激光掃描特征值質量不夠高、致使定位不準確，以及傳統激光掃描區域邊緣特征稀疏無法掃描到足夠的特征而定位失敗的問題，提供一種采用激光器的自定義特征及交叉式建圖與質量評估方法。

本發明技術方案：

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，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；

具體過程如下：

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，如此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循環步驟一中(2)和(3)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。

通過自定義一種或多種環境特征，充分利用高反光物體、墻壁直線、貨架腿等穩定環境自身特征作為地圖標識物，通過自定義質量評估函數對環境特征質量進行評估，保障地圖質量。

具體過程如下：

⑴自定義一種或多種環境特征模型及其質量評估函數；

⑵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；

⑶計算分區環境特征質量評估值；

⑷對比預設環境特征質量閾值，判斷是否合格；