[發(fā)明專利]一種局部柵格地圖快速拼接方法、介質(zhì)、終端和裝置

有效

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• 申請日: 2019-11-29
• 公開（公告）號: CN110969578B
• 公開（公告）日: 2023-05-05
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 蔡龍生
• 申請（專利權(quán)）人: 上海有個機器人有限公司
• 主分類號: G06T3/40
• 分類號: G06T3/40;G06T5/00;G06T7/30;G06T7/37
• 代理公司: 北京天盾知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11421
• 代理人: 黃鵬飛

本發(fā)明公開一種局部柵格地圖快速拼接方法、介質(zhì)、終端和裝置。方法包括以下步驟：提取具有重疊部分的兩局部柵格地圖；獲取兩局部柵格地圖分別對應(yīng)的二維矩陣；對所述二維矩陣分別進(jìn)行傅里葉變換生成兩幅度值矩陣；采用相位相關(guān)方法對兩幅度值矩陣進(jìn)行變換生成用于表示兩局部柵格地圖之間平移量和旋轉(zhuǎn)量的脈沖函數(shù)，根據(jù)脈沖函數(shù)對應(yīng)的坐標(biāo)值獲取兩局部柵格地圖的相對變換關(guān)系，然后對兩局部柵格地圖自動拼接。本發(fā)明利用圖像處理領(lǐng)域的傅里葉變換以及相位相關(guān)算法可以計算得到兩局部柵格地圖之間的平移和旋轉(zhuǎn)，具有運算速度快，易得到真實相對變換等特點，從而可以有效應(yīng)用于機器人領(lǐng)域中柵格地圖拼接過程，提高了局部柵格地圖拼接效率。

【技術(shù)領(lǐng)域】

本發(fā)明涉及導(dǎo)航定位領(lǐng)域，尤其涉及一種局部柵格地圖快速拼接方法、介質(zhì)、終端和裝置。

【背景技術(shù)】

類似人類在地球上活動有其經(jīng)度緯度坐標(biāo)，機器人在其活動范圍內(nèi)也有其坐標(biāo)。要確定其坐標(biāo)，則需要該活動范圍的某種地圖。在室內(nèi)自主移動機器人領(lǐng)域，該地圖實際上是一種障礙物位置地圖。在障礙物位置處，機器人不可通過；在非障礙物位置處，機器人可以通過。一旦配置了此地圖，通過自主定位技術(shù)機器人可以比較精確地獲取自身所在的位置坐標(biāo)。另外，機器人在執(zhí)行定點移動的任務(wù)時也是首先獲取目的點坐標(biāo)，然后根據(jù)起點和目的點坐標(biāo)以及其間的障礙物信息規(guī)劃移動路徑。

因此地圖是非常重要的。

通過激光掃描儀對環(huán)境進(jìn)行探測得到點云信息，根據(jù)這些點云信息以及當(dāng)前的掃描位置增量式地建立障礙物的位置信息，此為當(dāng)前機器人領(lǐng)域中建圖的方式。在實際場景中，固定障礙物是不變的，在機器人的移動過程中，其激光對同一障礙物可能會掃描多次。由此可以計算同一障礙物存在的概率，實際為同一障礙物被掃描到的頻率。此概率和柵格化的障礙物地圖即構(gòu)成了機器人領(lǐng)域中所謂的柵格地圖(也稱為概率地圖)。由于機器人移動過程中位置的累積誤差的存在，當(dāng)前位置下的點云信息不一定與已建好的地圖完全重合。特別是在非常大的場景中，一次性增量式地在當(dāng)前位置添加點云信息到地圖上往往會出現(xiàn)偏差，并且隨著場景的擴大，此偏差會導(dǎo)致所建立的地圖不可用。因此在實際應(yīng)用中，往往會進(jìn)行局部建圖，然后采用人工對齊的方式將這些局部地圖進(jìn)行拼接，然后在此拼接后的地圖上進(jìn)行導(dǎo)航與重定位。采用人工對齊方式只能大致將局部地圖的輪廓進(jìn)行重合拼接，不能給出精確的重合參數(shù)(包括平移和旋轉(zhuǎn))。并且，此方式嚴(yán)重依賴于技術(shù)人員的經(jīng)驗，不具有傳承性，而在相似的局部環(huán)境中，又嚴(yán)重依賴于該局部地圖所在的位置信息。

【發(fā)明內(nèi)容】

本發(fā)明提供了一種局部柵格地圖快速拼接方法、介質(zhì)、終端和裝置，解決了以上所述的技術(shù)問題。

本發(fā)明解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案如下：一種局部柵格地圖快速拼接方法，包括以下步驟：

步驟1，提取具有重疊部分的第一局部柵格地圖和第二局部柵格地圖；

步驟2，獲取所述第一局部柵格地圖對應(yīng)的第一二維矩陣和所述第二局部柵格地圖對應(yīng)的第二二維矩陣；

步驟3，對所述第一二維矩陣和所述第二二維矩陣分別進(jìn)行傅里葉變換生成第一局部柵格地圖對應(yīng)的第一幅度值矩陣和第二局部柵格地圖對應(yīng)的第二幅度值矩陣；

步驟4，采用相位相關(guān)方法對所述第一幅度值矩陣和所述第二幅度值矩陣進(jìn)行變換生成用于表示第一局部柵格地圖和第二局部柵格地圖之間平移量和旋轉(zhuǎn)量的脈沖函數(shù)，根據(jù)脈沖函數(shù)對應(yīng)的坐標(biāo)值獲取第一局部柵格地圖和第二局部柵格地圖的相對變換關(guān)系；

步驟5，根據(jù)所述相關(guān)變換關(guān)系自動拼接所述第一局部柵格地圖和所述第二局部柵格地圖。

在一個優(yōu)選實施方式中，對所述第一二維矩陣和所述第二二維矩陣進(jìn)行傅里葉變換生成第一局部柵格地圖對應(yīng)的第一幅度值矩陣和第二局部柵格地圖對應(yīng)的第二幅度值矩陣，具體為：

S301，對所述第一二維矩陣和所述第二二維矩陣分別進(jìn)行傅里葉-梅林變換生成第一局部柵格地圖對應(yīng)的第一頻譜矩陣和第二局部柵格地圖對應(yīng)的第二頻譜矩陣；