一種地圖構(gòu)建裝置及方法
【專利摘要】一種地圖構(gòu)建裝置，應(yīng)用于移動平臺，所述移動平臺具有光學傳感器和聲波傳感器，包括光學掃描單元、聲學掃描單元、數(shù)據(jù)處理單元、圖像糅合單元。光學掃描單元用于控制所述光學傳感器掃描周邊環(huán)境數(shù)據(jù)，并使用所述周邊環(huán)境數(shù)據(jù)生成第一環(huán)境地圖；聲學掃描單元用于控制所述聲波傳感器掃描周邊環(huán)境數(shù)據(jù)，并使用所述周邊環(huán)境數(shù)據(jù)生成第二環(huán)境地圖；數(shù)據(jù)處理單元用于對所述第二環(huán)境地圖進行數(shù)據(jù)處理；圖像糅合單元用于對所述第一環(huán)境地圖和處理后的所述第二環(huán)境地圖進行糅合，生成第三環(huán)境地圖。本發(fā)明還提供一種地圖構(gòu)建方法，通過本發(fā)明地圖構(gòu)建裝置及方法，可以使得地圖構(gòu)建及導航更加準確。
【專利說明】
一種地圖構(gòu)建裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及定位導航領(lǐng)域，具體而言，涉及一種地圖構(gòu)建裝置及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前移動平臺如機器人為了實現(xiàn)自主導航，一般采用激光雷達或者深度攝像頭進行環(huán)境掃描，進而實現(xiàn)地圖的自動構(gòu)建及自主導航，然應(yīng)用這種地圖構(gòu)建或?qū)Ш椒绞降囊苿悠脚_處于一個包括透明障礙物的環(huán)境中時(如玻璃墻、玻璃門)，對障礙的定位以及周邊環(huán)境地圖的構(gòu)建便變得不再準確。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0003]有鑒于此，本發(fā)明的目的是提供一種地圖構(gòu)建裝置及方法，實現(xiàn)成本更低，定位更準確。
[0004]本發(fā)明實施方式中提供的地圖構(gòu)建裝置，應(yīng)用于移動平臺，所述移動平臺具有光學傳感器和聲波傳感器，包括:光學掃描單元用于控制所述光學傳感器掃描周邊環(huán)境數(shù)據(jù)，并使用所述周邊環(huán)境數(shù)據(jù)生成第一環(huán)境地圖；聲學掃描單元用于控制所述聲波傳感器掃描周邊環(huán)境數(shù)據(jù)，并使用所述周邊環(huán)境數(shù)據(jù)生成第二環(huán)境地圖；數(shù)據(jù)處理單元用于對所述第二環(huán)境地圖進行數(shù)據(jù)處理；圖像糅合單元用于對所述第一環(huán)境地圖和處理后的所述第二環(huán)境地圖進行糅合，生成第三環(huán)境地圖。
[0005]優(yōu)選地，所述光學傳感器為單線激光雷達、多線激光雷達、深度攝像頭中一種或者其組合。
[0006]優(yōu)選地，所述聲波傳感器為超聲波傳感器。
[0007]優(yōu)選地，所述第二環(huán)境地圖包括透明障礙物的定位信息。
[0008]優(yōu)選地，所述數(shù)據(jù)處理為去噪處理。
[0009]本發(fā)明實施方式中提供的地圖構(gòu)建方法，應(yīng)用于移動平臺，所述移動平臺具有光學傳感器和聲波傳感器，包括:控制所述光學傳感器掃描周邊環(huán)境數(shù)據(jù)，并使用所述周邊環(huán)境數(shù)據(jù)生成第一環(huán)境地圖；控制所述聲波傳感器掃描周邊環(huán)境數(shù)據(jù)，并使用所述周邊環(huán)境數(shù)據(jù)生成第二環(huán)境地圖；對所述第二環(huán)境地圖進行數(shù)據(jù)處理;對所述第一環(huán)境地圖和處理后的所述第二環(huán)境地圖進行糅合，生成第三環(huán)境地圖。
[0010]優(yōu)選地，所述光學傳感器為單線激光雷達、多線激光雷達、深度攝像頭中一種或者其組合。
[0011]優(yōu)選地，所述聲波傳感器為超聲波傳感器。
[0012]優(yōu)選地，所述第二環(huán)境地圖包括透明障礙物的定位信息。
[0013]優(yōu)選地，所述數(shù)據(jù)處理為去噪處理。
[0014]上述地圖構(gòu)建裝置及方法可以使得搭載地圖構(gòu)建裝置的移動平臺可以在包括透明障礙物的環(huán)境中定位、導航更加準確。
[0015]以下結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明進行詳細描述，但不作為對本發(fā)明的限定。
【附圖說明】
[0016]圖1是本發(fā)明地圖構(gòu)建裝置一實施方式的應(yīng)用環(huán)境圖。
[0017]圖2是本發(fā)明地圖構(gòu)建裝置一實施方式的模塊圖。
[0018]圖3是本發(fā)明地圖構(gòu)建方法一實施方式的流程圖。
[0019]如下【具體實施方式】將結(jié)合上述附圖進一步說明本發(fā)明。
【具體實施方式】
[0020]下面將結(jié)合本申請實施例中的附圖，對本申請實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本申請一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒旧暾堉械膶嵤├?，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本申請保護的范圍。
[0021]圖1為本發(fā)明地圖構(gòu)建裝置10—【具體實施方式】的應(yīng)用環(huán)境圖。在圖1中，地圖構(gòu)建裝置10放置于一移動平臺11上，比如機器人，平衡車。所述移動平臺11處于一室內(nèi)空間12中，該室內(nèi)空間12中存在各種障礙物，如不透明的磚墻、透明的玻璃墻或玻璃門等等，移動平臺11通過其地圖構(gòu)建裝置可以輕松的掃描周邊環(huán)境，構(gòu)建其所在環(huán)境地圖，定位自身位置，進而實現(xiàn)無障礙的自主導航。當然本發(fā)明地圖構(gòu)建裝置10的應(yīng)用環(huán)境不一定均為室內(nèi)環(huán)境，也可以是其他室外環(huán)境。在本實施方式中，移動平臺11具有光學傳感器和非光學傳感器，其中光學傳感器可以為單線激光雷達、多線激光雷達、深度攝像頭中一種或者其組合，非光學傳感器為超聲波傳感器。就本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，激光雷達或者深度攝像頭掃描環(huán)境數(shù)據(jù)準確清晰，但無法掃描出透明障礙物的數(shù)據(jù)，比如玻璃門或者玻璃墻，而超聲波傳感器雖然環(huán)境數(shù)據(jù)掃描不如視覺傳感器掃描的準確，卻可以掃描書諸如玻璃門等透明障礙物的存在。
[0022]圖2為本發(fā)明地圖構(gòu)建裝置10—實施方式的功能模塊圖。在圖2中，地圖構(gòu)建裝置10包括光學掃描單元100、聲學掃描單元102、數(shù)據(jù)處理單元104、圖像糅合單元106。
[0023]光學掃描單元100控制光學傳感器掃描周邊環(huán)境數(shù)據(jù)，并使用周邊環(huán)境數(shù)據(jù)生成第一環(huán)境地圖。在本實施方式中，地圖構(gòu)建單元10通過其載體移動平臺的運動，通過光學傳感器掃描周邊環(huán)境，獲取周邊環(huán)境數(shù)據(jù)，進而通過獲取的周邊環(huán)境數(shù)據(jù)生成第一環(huán)境地圖。在本實施方式中，光學傳感器可以為單線激光雷達、多線激光雷達、深度攝像頭中一種或者其組合，其生成的第一環(huán)境地圖包括周圍空間環(huán)境的障礙分布情況，同時可以定位自身在周圍環(huán)境中的位置。
[0024]聲學掃描單元102控制聲波傳感器掃描周邊環(huán)境數(shù)據(jù)，并使用所述周邊環(huán)境數(shù)據(jù)生成第二環(huán)境地圖。在本實施方式中，聲學掃描單元102同樣在移動平臺11的運動過程中，聲學掃描單元102在光學掃描單元100掃描周邊環(huán)境數(shù)據(jù)的同時，也控制聲波傳感器進行著周邊環(huán)境數(shù)據(jù)的掃描，進而依據(jù)周邊環(huán)境生成第二環(huán)境地圖。
[0025]數(shù)據(jù)處理單元104對第二環(huán)境地圖進行數(shù)據(jù)處理。在本實施方式中，數(shù)據(jù)處理為去噪處理，聲學掃描單元102生成的第二環(huán)境地圖由于聲波掃描的固有特性，存在著許多干擾的噪聲，故數(shù)據(jù)處理單元104在柵格地圖(grid map)上用概率的方法去噪聲，進而獲得相對干凈的第二環(huán)境地圖。
[0026]圖像糅合單元106對第一環(huán)境地圖和處理后的第二環(huán)境地圖進行糅合，生成第三環(huán)境地圖。在本實施方式中，將第一環(huán)境地圖和處理后的第二環(huán)境地圖進行糅合，進而可以去除處理后的第二環(huán)境地圖與第一環(huán)境地圖相重合的地方，并將第二環(huán)境地圖中的不同部分加入到第一環(huán)境地圖中，進而生成第三環(huán)境地圖。具體而言，用光學傳感器掃描的環(huán)境數(shù)據(jù)對聲波傳感器掃描的數(shù)據(jù)作卷積濾波，去除重疊部分(數(shù)據(jù)重疊的話，光學傳感器數(shù)據(jù)較好，所以去除聲波傳感器掃描數(shù)據(jù))；去除小孤立區(qū)域，把卷積濾波濾不干凈的地方再濾一次；區(qū)域增長，利用原來的聲波傳感器掃描數(shù)據(jù)做增長，找到透明物體區(qū)域；用光學傳感器卷積前的數(shù)據(jù)對區(qū)域增長后的數(shù)據(jù)作延伸(膨脹)；用去噪聲后的聲波傳感器掃描的數(shù)據(jù)去膨脹區(qū)域增長后的數(shù)據(jù)，還原數(shù)據(jù)。
[0027]圖3為本發(fā)明地圖構(gòu)建方法一實施方式的流程圖。其方法主要應(yīng)用于移動平臺，所述移動平臺11包括光學傳感器和聲波傳感器，二者均可掃描周邊環(huán)境數(shù)據(jù)。
[0028]步驟S300，光學掃描單元100控制光學傳感器掃描周邊環(huán)境數(shù)據(jù)，并使用周邊環(huán)境數(shù)據(jù)生成第一環(huán)境地圖。在本實施方式中，地圖構(gòu)建單元10通過其載體移動平臺的運動，通過光學傳感器掃描周邊環(huán)境，獲取周邊環(huán)境數(shù)據(jù)，進而通過獲取的周邊環(huán)境數(shù)據(jù)生成第一環(huán)境地圖。在本實施方式中，光學傳感器可以為激光雷達，也可以為深度攝像頭，其生成的第一環(huán)境地圖包括周圍空間環(huán)境的障礙分布情況，同時可以定位自身在周圍環(huán)境中的位置。
[0029]步驟S302，聲學掃描單元102控制聲波傳感器掃描周邊環(huán)境數(shù)據(jù)，并使用所述周邊環(huán)境數(shù)據(jù)生成第二環(huán)境地圖。在本實施方式中，聲學掃描單元102同樣在移動平臺11的運動過程中，聲學掃描單元102在光學掃描單元100掃描周邊環(huán)境數(shù)據(jù)的同時，也控制聲波傳感器進行著周邊環(huán)境數(shù)據(jù)的掃描，進而依據(jù)周邊環(huán)境生成第二環(huán)境地圖。
[0030]步驟S304，數(shù)據(jù)處理單元104對第二環(huán)境地圖進行數(shù)據(jù)處理。在本實施方式中，數(shù)據(jù)處理為去噪處理，聲學掃描單元102生成的第二環(huán)境地圖由于聲波掃描的固有特性，存在著許多干擾的噪聲，故數(shù)據(jù)處理單元104在柵格地圖(grid map)上用概率的方法去噪聲，進而獲得相對干凈的第二環(huán)境地圖。
[0031]步驟S306，圖像糅合單元106對第一環(huán)境地圖和處理后的第二環(huán)境地圖進行糅合，生成第三環(huán)境地圖。在本實施方式中，將第一環(huán)境地圖和處理后的第二環(huán)境地圖進行糅合，進而可以去除處理后的第二環(huán)境地圖與第一環(huán)境地圖相重合的地方，并將第二環(huán)境地圖中的不同部分加入到第一環(huán)境地圖中，進而生成第三環(huán)境地圖。具體而言，用光學傳感器掃描的環(huán)境數(shù)據(jù)對聲波傳感器掃描的數(shù)據(jù)作卷積濾波，去除重疊部分(數(shù)據(jù)重疊的話，光學傳感器數(shù)據(jù)較好，所以去除聲波傳感器掃描數(shù)據(jù))；去除小孤立區(qū)域，把卷積濾波濾不干凈的地方再濾一次；區(qū)域增長，利用原來的聲波傳感器掃描數(shù)據(jù)做增長，找到透明物體區(qū)域；用光學傳感器卷積前的數(shù)據(jù)對區(qū)域增長后的數(shù)據(jù)作延伸(膨脹)；用去噪聲后的聲波傳感器掃描的數(shù)據(jù)去膨脹區(qū)域增長后的數(shù)據(jù)，還原數(shù)據(jù)。
[0032]通過上述地圖構(gòu)建裝置及方法，針對包括透明障礙物的環(huán)境，可使得地圖的構(gòu)建更加準確，成像更加清晰。
[0033]以上對本發(fā)明所提供的一種地圖構(gòu)建裝置及方法進行了詳細介紹，本文中應(yīng)用了具體個例對本發(fā)明的原理及實施方式進行了闡述，以上實施例的說明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想；同時，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員，依據(jù)本發(fā)明實施例的思想，在【具體實施方式】及應(yīng)用范圍上均會有改變之處，綜上所述，本說明書內(nèi)容不應(yīng)理解為對本發(fā)明的限制。
【主權(quán)項】
1.一種地圖構(gòu)建方法，應(yīng)用于移動平臺，所述移動平臺具有光學傳感器和聲波傳感器，其特征在于，包括: 控制所述光學傳感器掃描周邊環(huán)境數(shù)據(jù)，并使用所述周邊環(huán)境數(shù)據(jù)生成第一環(huán)境地圖； 控制所述聲波傳感器掃描周邊環(huán)境數(shù)據(jù)，并使用所述周邊環(huán)境數(shù)據(jù)生成第二環(huán)境地圖； 對所述第二環(huán)境地圖進行數(shù)據(jù)處理;及 對所述第一環(huán)境地圖和處理后的所述第二環(huán)境地圖進行糅合，生成第三環(huán)境地圖。2.如權(quán)利要求1所述的地圖構(gòu)建方法，其特征在于，所述光學傳感器為單線激光雷達、多線激光雷達、深度攝像頭中一種或者其組合。3.如權(quán)利要求1所述的地圖構(gòu)建方法，其特征在于，所述聲波傳感器為超聲波傳感器。4.如權(quán)利要求1所述的地圖構(gòu)建方法，其特征在于，所述第二環(huán)境地圖包括透明障礙物的定位信息。5.如權(quán)利要求1所述的地圖構(gòu)建方法，其特征在于，所述數(shù)據(jù)處理具體為去噪處理。6.—種地圖構(gòu)建裝置，應(yīng)用于移動平臺，所述移動平臺具有光學傳感器和聲波傳感器，其特征在于，包括: 光學掃描單元，用于控制所述光學傳感器掃描周邊環(huán)境數(shù)據(jù)，并使用所述周邊環(huán)境數(shù)據(jù)生成第一環(huán)境地圖； 聲學掃描單元，用于控制所述聲波傳感器掃描周邊環(huán)境數(shù)據(jù)，并使用所述周邊環(huán)境數(shù)據(jù)生成第二環(huán)境地圖； 數(shù)據(jù)處理單元，用于對所述第二環(huán)境地圖進行數(shù)據(jù)處理;及 圖像糅合單元，用于對所述第一環(huán)境地圖和處理后的所述第二環(huán)境地圖進行糅合，生成第三環(huán)境地圖。7.如權(quán)利要求6所述的地圖構(gòu)建裝置，其特征在于，所述光學傳感器為單線激光雷達、多線激光雷達、深度攝像頭中一種或者其組合。8.如權(quán)利要求6所述的地圖構(gòu)建裝置，其特征在于，所述聲波傳感器為超聲波傳感器。9.如權(quán)利要求6所述的地圖構(gòu)建裝置，其特征在于，所述第二環(huán)境地圖包括透明障礙物的定位信息。10.如權(quán)利要求6所述的地圖構(gòu)建裝置，其特征在于，所述數(shù)據(jù)處理具體為去噪處理。
【文檔編號】G05D1/02GK105955266SQ201610307208
【公開日】2016年9月21日
【申請日】2016年5月11日
【發(fā)明人】李少海, 徐成, 郭蓋華
【申請人】深圳樂行天下科技有限公司