一種基于Kinect生成三維導(dǎo)航地圖室內(nèi)移動(dòng)機(jī)器人的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及的是一種用于室內(nèi)移動(dòng)機(jī)器人，特別涉及到一種基于Kinect生成三 維導(dǎo)航地圖室內(nèi)移動(dòng)機(jī)器人。
【背景技術(shù)】
[0002] 地圖創(chuàng)建技術(shù)對(duì)于移動(dòng)機(jī)器人的路徑規(guī)劃具有十分重要的作用，首先對(duì)機(jī)器人室 內(nèi)二維地圖生成方法進(jìn)行了介紹，包括柵格法、聲納法、立體視覺方法等。隨著科學(xué)技術(shù)的 發(fā)展，三維地圖創(chuàng)建技術(shù)成為研究熱點(diǎn)。Kinect是一種體感器，具備較強(qiáng)大的圖像處理功 能。利用Kinect掃描室內(nèi)環(huán)境，將獲取的數(shù)據(jù)經(jīng)計(jì)算機(jī)處理后，獲得室內(nèi)環(huán)境的三維地圖。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的在于提供一種室內(nèi)移動(dòng)機(jī)器人，有效指導(dǎo)室內(nèi)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)。
[0004] 本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的：
[0005] -種基于Kinect生成三維導(dǎo)航地圖室內(nèi)移動(dòng)機(jī)器人，其組成包括：Kinect原始數(shù) 據(jù)采集模塊、拉普拉斯平滑處理模塊、對(duì)齊矯正模塊、分割重建模塊。
[0006] 所述的一種基于Kinect生成三維導(dǎo)航地圖室內(nèi)移動(dòng)機(jī)器人，其特征在于所述的 Kinect原始數(shù)據(jù)采集模塊，先將Kinect采集到的數(shù)據(jù)填充至緩沖區(qū)，然后將其中的深度數(shù) 據(jù)累加到累加緩沖區(qū)，和以前緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)相加取平均值，如果平均值小于設(shè)定的閾值，那 么就累加，否則不進(jìn)行累加，累加次數(shù)默認(rèn)設(shè)置為5次。
[0007] 所述的一種基于Kinect生成三維導(dǎo)航地圖室內(nèi)移動(dòng)機(jī)器人，其特征在于所述的 拉普拉斯平滑處理模塊能夠?qū)銧钔竦闹車旤c(diǎn)的三維情況，向其重心位置偏移。
[0008] 所述的一種基于Kinect生成三維導(dǎo)航地圖室內(nèi)移動(dòng)機(jī)器人，其特征在于所述的 對(duì)齊矯正模塊采用表面對(duì)齊-半自動(dòng)計(jì)算方法：先確定一個(gè)基準(zhǔn)面，再確定前后兩個(gè)面，即 可大致的確定物體的輪廓。
[0009] 所述的一種基于Kinect生成三維導(dǎo)航地圖室內(nèi)移動(dòng)機(jī)器人，其特征在于所述的 分割重建模塊通過點(diǎn)云生成八叉樹，然后得到基于這些點(diǎn)云的外表面數(shù)據(jù)，從點(diǎn)云到面的 重建能夠?qū)inect采集到的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成常用的表面數(shù)據(jù)，得到一個(gè)物體的幾個(gè)獨(dú)立面，再 將這幾個(gè)獨(dú)立面合并，合并后會(huì)得到點(diǎn)云的外表面輪廓。
[0010] 具體包括以下幾個(gè)步驟：
[0011] 采集Kinect原始數(shù)據(jù)；
[0012] 拉普拉斯平滑處理；
[0013] 面的初步對(duì)齊；
[0014] 基于分割的表面重建；
[0015] 基于視角的紋理貼圖。
[0016] 本發(fā)明的技術(shù)方案的實(shí)質(zhì)是：首先利用Kinect進(jìn)行原始數(shù)據(jù)采集，獲得環(huán)境深度 信息數(shù)據(jù)，然后對(duì)采集到的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行拉普拉斯平滑處理，以減少噪聲的影響，經(jīng)過面的 初步對(duì)齊后，利用迭代最近點(diǎn)算法獲得精確變換矩陣，以獲取坐標(biāo)流水線；然后利用分割法 進(jìn)行表面重建和紋理貼圖，以使模型更真實(shí)，最后導(dǎo)出三維模型。
[0017] 該技術(shù)方案的優(yōu)點(diǎn)在于：
[0018] 設(shè)備成本低，操作容易，適合普通用戶使用。
【附圖說明】
[0019] 圖1為地磁導(dǎo)航基準(zhǔn)圖構(gòu)建流程圖；
[0020] 圖2室內(nèi)環(huán)境平面圖；
【具體實(shí)施方式】
[0021] -種基于Kinect生成三維導(dǎo)航地圖室內(nèi)移動(dòng)機(jī)器人，其組成包括：Kinect原始數(shù) 據(jù)采集模塊、拉普拉斯平滑處理模塊、對(duì)齊矯正模塊、分割重建模塊。
[0022] 其特征在于所述的Kinect原始數(shù)據(jù)采集模塊，先將Kinect采集到的數(shù)據(jù)填充至 緩沖區(qū)，然后將其中的深度數(shù)據(jù)累加到累加緩沖區(qū)，和以前緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)相加取平均值，如 果平均值小于設(shè)定的閾值，那么就累加，否則不進(jìn)行累加，累加次數(shù)默認(rèn)設(shè)置為5次。
[0023] 其特征在于所述的拉普拉斯平滑處理模塊能夠?qū)銧钔竦闹車旤c(diǎn)的三維情 況，向其重心位置偏移。
[0024] 其特征在于所述的對(duì)齊矯正模塊采用表面對(duì)齊-半自動(dòng)計(jì)算方法：先確定一個(gè)基 準(zhǔn)面，再確定前后兩個(gè)面，即可大致的確定物體的輪廓。
[0025] 其特征在于所述的分割重建模塊通過點(diǎn)云生成八叉樹，然后得到基于這些點(diǎn)云的 外表面數(shù)據(jù)，從點(diǎn)云到面的重建能夠?qū)inect采集到的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成常用的表面數(shù)據(jù)，得到 一個(gè)物體的幾個(gè)獨(dú)立面，再將這幾個(gè)獨(dú)立面合并，合并后會(huì)得到點(diǎn)云的外表面輪廓。
[0026] 步驟1 :采集Kinect原始數(shù)據(jù)：
[0027] 首先將Kinect采集到的數(shù)據(jù)填充至緩沖區(qū)，然后將其中的深度數(shù)據(jù)累加到累加 緩沖區(qū)，然后和以前緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)相加取平均值，如果這個(gè)平均值小于事先設(shè)定的一定的 閾值，那么就累加，否則不能進(jìn)行累加，這里將累加次數(shù)設(shè)置為5。
[0028] 步驟2 :拉普拉斯平滑處理：
[0029] 將傘狀同格的周圍頂點(diǎn)的三維情況，向其重心位置偏移。然后對(duì)于面上的每一個(gè) 頂點(diǎn)，根據(jù)這個(gè)點(diǎn)與周圍點(diǎn)的關(guān)系以及點(diǎn)在空間的位置信息，重新在理論上計(jì)算此點(diǎn)的空 間位置。平滑處理公式如式（1)所示：
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種基于Kinect生成三維導(dǎo)航地圖室內(nèi)移動(dòng)機(jī)器人，其組成包括：Kinect原始數(shù)據(jù) 采集模塊、拉普拉斯平滑處理模塊、對(duì)齊矯正模塊、分割重建模塊。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于Kinect生成三維導(dǎo)航地圖室內(nèi)移動(dòng)機(jī)器人，其特征 在于所述的Kinect原始數(shù)據(jù)采集模塊，先將Kinect采集到的數(shù)據(jù)填充至緩沖區(qū)，然后將其 中的深度數(shù)據(jù)累加到累加緩沖區(qū)，和以前緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)相加取平均值，如果平均值小于設(shè) 定的閾值，那么就累加，否則不進(jìn)行累加，累加次數(shù)默認(rèn)設(shè)置為5次。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于Kinect生成三維導(dǎo)航地圖室內(nèi)移動(dòng)機(jī)器人，其特征 在于所述的拉普拉斯平滑處理模塊能夠?qū)銧钔竦闹車旤c(diǎn)的三維情況，向其重心位置 偏移。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于Kinect生成三維導(dǎo)航地圖室內(nèi)移動(dòng)機(jī)器人，其特征 在于所述的對(duì)齊矯正模塊采用表面對(duì)齊-半自動(dòng)計(jì)算方法：先確定一個(gè)基準(zhǔn)面，再確定前 后兩個(gè)面，即可大致的確定物體的輪廓。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于Kinect生成三維導(dǎo)航地圖室內(nèi)移動(dòng)機(jī)器人，其特征 在于所述的分割重建模塊通過點(diǎn)云生成八叉樹，然后得到基于這些點(diǎn)云的外表面數(shù)據(jù)，從 點(diǎn)云到面的重建能夠?qū)inect采集到的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成常用的表面數(shù)據(jù)，得到一個(gè)物體的幾 個(gè)獨(dú)立面，再將這幾個(gè)獨(dú)立面合并，合并后會(huì)得到點(diǎn)云的外表面輪廓。
【專利摘要】一種基于Kinect生成三維導(dǎo)航地圖室內(nèi)移動(dòng)機(jī)器人，其組成包括：Kinect原始數(shù)據(jù)采集模塊、拉普拉斯平滑處理模塊、對(duì)齊矯正模塊、分割重建模塊。用于室內(nèi)移動(dòng)機(jī)器人的路徑規(guī)劃及避障，指導(dǎo)室內(nèi)機(jī)器人進(jìn)行運(yùn)動(dòng)，具有設(shè)備價(jià)格便宜，操作容易的優(yōu)點(diǎn)，適合普通用戶使用。
【IPC分類】G01C21-20, G01C21-00
【公開號(hào)】CN104677347
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201310613016
【發(fā)明人】費(fèi)浚純
【申請(qǐng)人】哈爾濱恒譽(yù)名翔科技有限公司
【公開日】2015年6月3日
【申請(qǐng)日】2013年11月27日