[發明專利]一種災后救援環境下含受困人員位置信息的情景地圖構建方法

在審

• 申請號: 202010319435.8
• 申請日: 2020-04-22
• 公開（公告）號: CN111459166A
• 公開（公告）日: 2020-07-28
• 發明（設計）人: 于乃功;鄭相國;廖詣深;馮慧
• 申請（專利權）人: 北京工業大學
• 主分類號: G05D1/02
• 分類號: G05D1/02;G01C21/00;G01C21/16;G01S17/86;G01S17/89;G06T17/05
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司 11203
• 代理人: 劉萍

1.一種災后救援環境下含受困人員位置信息的情景地圖構建方法，其特征在于，包括如下幾個步驟：

S1：利用先驗地圖經驗，指定路線，開啟探測機器人進行自主探索；

S2：對采集到的圖像進行人員檢測，得到圖像中人員框選區域；

S3：結合當前機器人位姿以及深度圖像信息，對存在人員信息的圖像進行三維估計，得檢測目標的三維坐標；

S4：根據檢測人員位置在地圖標記，最終生成帶有人員信息的情景地圖。

2.根據權利要求1中所述的一種災后救援環境下含受困人員位置信息的情景地圖構建方法，其特征在于，所述S1的具體步驟如下；

S1.1針對建筑物的平面圖進行路徑設定

以機器人啟動時的位置為坐標原點，建立世界平面坐標系，根據需環境探索的區域，以及平面設計圖上的尺寸，以坐標的形式，設定一系列導航路徑點；

S1.2基于Cartographer的激光建圖進程

通過機器人搭載的激光雷達傳感器和IMU傳感器，完成地圖構建任務；探測機器人的位姿用p＝(p_x,p_y,p_θ)來表示，其中(p_x,p_y)表示機器人在世界坐標系下的位置，p_θ為機器人在平面上的旋轉偏向角度；通過Cartographer的方法實現將各雷達數據幀以點云匹配的方式，形成子圖，再將以后的激光數據掃描幀插入到子圖里去；對區域中的柵格進行概率更新，進而更新各個柵格的狀態，逐步形成柵格地圖；

S1.3基于A*算法的多點導航進程

通過S1.1設定的系列導航點，并配合S1.2建圖進程，實現在二維平面中，從起始點A點到終點B點尋找一條成本最低的路徑，設柵格地圖上每一個點x 對應的權值為F(x)，則從A點經過點x并最終達到點B的總路徑代價如公式(1)所示；

其中ξ∈{ξ₁,ξ₂,...,ξ_n}，ξ_i代表其中一條可以從點A到達點B的可行路徑；D(x)表示經過點x的所有節點代價之和，Q(x)作為點x到B點的水平和垂直距離的絕對值之和；實現點A到點B的最優路徑的計算；

設定的導航點坐標依次為N(x,y)∈{N₁(x₁,y₁),N₂(x₂,y₂),...,N_n(x_n,y_n)}，判定機器人是否到達某一導航點的條件如公式(2)所示；

其中，R表示判定機器人是否到達導航點的閾值，設定范圍為0.5-1.5m之間，當機器人的位置與對應某一個導航點k位置的距離小于閾值R時，則判定freach為1，表示已經抵達該導航點，將更換第k+1個點為導航點；若判定freach為0，表示未抵達該導航點，繼續當前導航任務。

3.根據權利要求1中所述的一種災后救援環境下含受困人員位置信息的情景地圖構建方法，其特征在于，所述S2的步驟訂閱機器人采集到的彩色圖像并輸入到檢測網絡中，框選出一幀圖像中人員，并選擇輪廓中的中心像素點來定義并代表該物體，該像素點定義為Object(x,y)；框圖的左上點坐標Object(x_s,y_s)，右下點坐標Object(x_e,y_e)，根據這兩點由公式(3)得代表某一檢測目標的像素位置點；

Object(x,y)＝[(Object(x_e,y_e)-Object(x_s,y_s))÷2] (3) 。