[發明專利]基于SLAM的室內建筑面積實時測量方法

在審

• 申請號: 202010701506.0
• 申請日: 2020-07-20
• 公開（公告）號: CN111854651A
• 公開（公告）日: 2020-10-30
• 發明（設計）人: 吳懷宇;吳帆;李嫚
• 申請（專利權）人: 武漢科技大學
• 主分類號: G01B11/28
• 分類號: G01B11/28;G06N3/04;G06N3/08
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 胡琳萍

本發明涉及一種基于SLAM的室內建筑面積實時測量方法。首先，利用激光雷達和SLAM技術得到二維地圖；其次，利用卷積特征網絡將SLAM構建的地圖進行邊緣提取，以得到環境去噪和更清晰地圖的目的；然后，進行全局地圖的二值化與像素統計；最后，采用對比面積測量法計算實際建筑面積。與現有技術相比，本發明充分利用了SLAM實時構圖的特點與精確建圖的優勢，將其利用于室內建筑面積實時測量，操作性高、實用性強，并開創性地將激光SLAM和圖像處理技術與工程應用結合起來，豐富了SLAM算法和圖像處理的應用。

技術領域

本發明涉及SLAM地圖構建技術領域，具體涉及一種利用SLAM技術進行的室內面積測量方法。

背景技術

在建筑施工、室內裝修以及人們購房過程中需要測量房屋面積時，現有的室內環境測圖手段非常有限。在室外，GPS是常用的測繪手段，大多地籍測量依靠GPS進行測量和制圖，但在室內環境中GPS信號微弱，設備無法使用。全站儀也是常有的測繪設備，但它需要給定控制點，且攜帶不便，效率低。WiFi 信號也十分普及，申請號201721437251.1就提出了一種基于WI-FI的面積測量裝置，但由于WiFi信號常不穩定，使室內面積測量誤差大，也不宜采用。

現如今，計算室內建筑的面積通常仍然采用傳統手動測繪的方式，繪制各房間的建筑面積邊線，再分別統計各房間的面積。該技術采用人工的方式進行繪制，出錯率高，建筑邊線調整后須手動對面積邊線進行修改，無法動態調整，也無法實時獲得測量結果，效率較低。

發明內容

本發明要解決的技術問題是，提供一種基于SLAM的室內建筑面積實時測量方法，操控簡單、省工省力，能夠實時、準確且快速地對房屋進行構圖、測量，方便使用者及時地獲取室內建筑精準的面積信息。

為解決上述技術問題，本發明所采用的技術方案是：

一種基于SLAM的室內建筑面積實時測量方法，其特征在于包括以下步驟：

步驟1：基于激光雷達的SLAM地圖構建，依次獲得多個子地圖；

步驟2：獲得子地圖后利用卷積特征網絡進行邊緣提取，輸出高質量邊緣圖；

步驟3：全局地圖的二值化與像素統計，得到地圖上實際占地面積；

步驟4：采用對比的面積測量法計算實際室內建筑面積；

所述對比的面積測量方法設置為：在SLAM地圖構建前任意選擇一個已知面積的物體作為標定物，所述標定物在二值化處理的室內建筑平面圖中像素值為0，為灰色區域，通過計算局部像素值得到該標定物像素值，再采用標定物與目標的對比面積公式得到實際所測室內建筑面積。

進一步，步驟1中利用激光雷達為核心硬件結構進行非接觸式距離測量，獲取二維占用柵格地圖。

進一步，步驟1中地圖構建過程中，初始子地圖建立之后，后續子地圖的創建方法如下：

隨著機器人的移動，通過和與前一時刻的子圖關聯，激光幀以最小誤差方式將激光幀插入到子地圖中；隨著機器人移動，越來越多的激光幀加入地圖之中，子地圖規模也不斷增加，當子地圖特征數目到達一定閾值時，開始下一子圖的創建。

進一步，步驟1中當滿足子地圖的終止條件時，會進行閉環檢測：當一個新的激光幀加入到地圖中時，如果該激光幀的估計位姿與地圖中某個子圖的某個激光幀的位姿比較接近的話，那么通過匹配就會找到該閉環；閉環檢測后，整個系統的流程進入到SLAM的后端實現地圖優化，進而實現全局地圖的構建。

進一步，步驟2中利用卷積特征網絡將SLAM構建的地圖進行邊緣輪廓提取得到邊緣圖，所述卷積特征網絡構建過程如下：