[发明专利]提取特征信息的设备和方法及创建特征地图的设备和方法

说明书

本申请要求于2008年11月3日提交到韩国知识产权局的第 10-2008-0108438号韩国专利申请的优先权，该申请公开于此以资参考。

技术领域

示例性实施例涉及一种从邻近的对象提取特征信息以及使用提取的特征 信息创建用于移动机器人的定位的特征地图的技术。

背景技术

取决于使用的目的在移动机器人中使用不同的地图，但是最常使用的是 栅格地图和特征地图。

栅格地图是这样一种地图，其中使用固定尺寸的栅格来反映和存储周围 环境和障碍物实际上的位置和形状。栅格地图非常直观并且易于工作，但具 有的缺点是当机器人的使用空间变大时需要的内存急剧增加。

相反的，特征地图仅检测和存储关于周围环境和障碍物的必需的特征信 息(诸如位置和颜色)，从而不需要很多内存。然而，它相对地取决于系统的 特征检测能力。

为了创建特征地图，经常使用的方法是在机器人中安装相机并使用从相 机获得的图像信息来提取周围对象的特征。

然而，为了定位机器人，当前提取的特征必须与已注册的特征匹配，但 是来自相机的图像信息具有难以对由于照明和机器人位置的变化而引起的图 像缩放、旋转和仿射曲率进行补偿的问题。因此，匹配能力非常有限。

因此，需要一种对周围环境的变化不敏感并能更有效地提取特征信息的 创建特征地图的方法。

发明内容

示例性实施例涉及一种使用特征信息(诸如距离信息、平面片(planar patch)信息、反射函数信息等)来创建特征地图的设备和方法。可使用3D 距离传感器来检测特征信息。

根据一个示例性方面，一种特征信息提取设备包括：传感器，检测从周 围对象反射的光以获得关于周围对象的距离信息和再发射信息(remission information)，其中，所述再发射信息是关于反射光的数量的信息；角检测器， 使用再发射信息来检测关于周围对象的角信息；平面检测器，使用角信息和 相应的角周围环境的距离信息来检测平面片的信息；以及反射函数检测器， 使用取决于在平面片上光的入射角度的再发射信息来检测平面片的反射函 数。

根据另一示例性方面，一种特征地图创建设备包括：传感器，安装在机 器人上，检测从周围对象反射的光以获得关于周围对象的距离信息和再发射 信息；以及数据处理器，从距离信息和再发射信息提取包括关于周围对象的 角信息、平面片信息和平面片的反射函数的特征信息，并存储提取的特征信 息以创建特征地图。

根据另一示例性方面，一种特征信息提取方法包括：检测从周围对象反 射的光以获得关于周围对象的距离信息和再发射信息；基于再发射信息来检 测关于周围对象的角位置坐标作为角信息；使用检测到的角位置坐标和相应 的角周围环境的距离信息来建立以角位置坐标为中心的立方体，并从包括在 该立方体中的距离信息检测平面片信息；使用取决于在平面片上光的入射角 度的再发射信息检测平面片的反射函数；提取并存储角信息、平面片信息和 反射函数中的至少一个作为特征信息。

根据另一示例性方面，一种特征地图创建方法包括：检测从周围对象反 射的光以获得关于周围对象的距离信息和再发射信息；基于再发射信息来检 测关于周围对象的角位置坐标作为角信息；使用检测的角位置坐标和相应的 角周围环境的距离信息来建立以角位置坐标为中心的立方体，并从包括在该 立方体中的距离信息检测平面片信息；使用取决于在平面片上光的入射角度 的再发射信息来检测平面片的反射函数；提取并存储角信息、平面片信息和 反射函数中的至少一个作为特征信息；以及将当前检测的特征信息与先前存 储的特征信息进行匹配，以校正机器人的位置并更新存储的特征信息。

所述再发射信息可以是从周围对象反射的光的量或基于从周围对象反射 的光的量创建的平面图像。此外，所述角信息可以是相应的角的位置坐标。 所述平面片信息可以是关于相应平面片的平面方程参数，所述反射函数可以 是表示取决于光相对于相应平面片的入射角度的再发射信息的函数。

以上，可基于尺度不变特征变换(SIFT)或Harris算法检测角。可通过 在立方体被建立时使用最小二乘法(LSM)对以检测的角为中心的立方体之 内的距离信息应用平面检测算法并输出平面来获得平面片。可通过对取决于 在平面片上光的入射角度的再发射信息使用高斯函数进行曲线拟合来计算反 射函数。