[發明專利]通過二維碼融入Z軸數據的多樓層地圖構建方法和系統

在審

• 申請號: 202210173612.5
• 申請日: 2022-02-24
• 公開（公告）號: CN114581617A
• 公開（公告）日: 2022-06-03
• 發明（設計）人: 許召輝;張鵬飛;程松林
• 申請（專利權）人: 中航華東光電（上海）有限公司
• 主分類號: G06T17/05
• 分類號: G06T17/05;G06T19/20;G06K19/06
• 代理公司: 上海樂泓專利代理事務所(普通合伙) 31385
• 代理人: 張雪

本發明公開了一種通過二維碼融入Z軸數據的多樓層地圖構建方法和系統，屬于地圖構建技術領域。它包括：利用視覺模塊識別二維碼標簽，解碼得到二維碼信息；通過激光模塊獲取樓層的點云數據并進行濾波處理，利用濾波處理后的點云數據進行二維建圖；利用識別得到的二維碼信息，在對應子圖中標記二維碼標簽的位置；進行地圖融合，將標記后的二維柵格地圖轉換為三維世界坐標系，并進行相鄰兩張子圖的位置配準。本發明采用視覺模塊來判斷機器人所處樓層的變化，利用二維碼標簽輔助相鄰兩張子圖的位置配準，相比于傳統的二維建圖，該發明適合無人移動平臺在更加復雜的環境下進行建圖和導航，且計算量小，內存消耗低。

技術領域

本發明屬于地圖構建技術領域，更具體地說，涉及一種通過二維碼融入Z軸數據的多樓層地圖構建方法和系統。

背景技術

目前對地圖融合技術設計的方面主要有：1、多機器人協作建圖的研究，而且該研究主要集中在單層樓中地圖的構建，目的是為了拼湊出一張完整的單層地圖，其中主要難點涉及到特征點的匹配；2、多樓宇機器人導航與建圖問題，相關研究是通過單獨建立每一層的地圖，然后存取在相應的后臺服務器當中，當機器人需要用到某一層的地圖時，就調用該層的地圖；3、通過3D建圖來實現，雖然這樣的建圖效果相比上面的兩種方法效果會更好，但是它存在的缺點時需要處理大量的點云數據，相比2D地圖來說，增加了不少的計算量和內存的消耗。

針對上述問題也進行了相應的改進，如中國專利申請號CN201811110672.2，公開日為2019年01月15日，該專利公開了一種基于激光和二維碼融合的即時定位與地圖構建方法，所述方法包括：將里程計的行程與速度信息、單目相機采集的二維碼、慣性測量單元的信息融合為狀態向量，根據里程計的觀測模型、慣性測量單元的觀測模型以及單目相機的觀測模型構建聯邦卡爾曼濾波器的觀測方程，在傳統的里程計與慣性測量單元的基礎上加入二維碼定位信息，從而得到無人移動平臺的狀態向量的最優解；再利用二維碼信息處理的快速性和精確性的特點，形成精確度較高的位姿預測信息，從而降低粒子濾波即時定位與地圖構建方法中的粒子數量，由此能夠提高低功率處理器，如無人移動平臺的定位精度，保證無人移動平臺在復雜環境的定位效果，完成地圖構建，滿足復雜環境的應用需求。該專利的不足之處在于：雖能在一定程度上完成地圖構建，滿足復雜環境的應用需求，但計算量和內存的消耗較高。

又如中國專利申請號CN201810005934.2，公開日為2018年06月19日，該專利公開了一種基于3D攝像頭的二維碼定位系統，包括：3D攝像頭、計算處理單元以及多個二維碼標簽節點；其中，所述3D攝像頭中加載有經由地圖構建生成的二維地圖，各個二維碼標簽節點被依照所述二維地圖布置在所述二維碼定位系統的應用環境中；而且，所述3D攝像頭布置在目標對象上；在所述二維碼定位系統執行二維碼定位操作時，3D攝像頭拍攝二維碼標簽節點的圖片，并且根據圖片獲取相對于該二維碼標簽節點的距離值，而且計算處理單元利用該距離值計算機器人相對二維碼標簽節點的位置坐標，隨后將計算出的位置坐標轉換到地圖坐標系中。該專利的不足之處在于：隨著識別到的二維碼數目的增多，在進行坐標匹配轉換的時候匹配的正確率會不斷降低。

發明內容

1、要解決的問題

針對現有技術中存在的問題，本發明提供一種通過二維碼融入Z軸數據的多樓層地圖構建方法和系統，可用于多樓層機器人當行當中，通過激光模塊獲取點云數據，將其進行濾波處理后傳給建圖模塊進行建圖；再通過視覺模塊識別出樓層中貼有的特定二維碼標簽，然后處理二維碼信息，獲得當前樓層數，再將樓層高度值添加給每一張子圖原點坐標的z軸中，以降低計算量和內存的消耗；最后再將所建的2D地圖通過坐標轉換，將其轉換到三維世界坐標系當中，轉換完之后進行相鄰兩張子圖位置配準，便于地圖的方位正確。

2、技術方案

為解決上述問題，本發明采用如下的技術方案。