[发明专利]用于移动机器人位置识别的地图的生成及更新方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于移动机器人定位的构建和更新地图的方法，更具体地，涉及能够随机检查、然后登记在构建地图时提取的地标并且在更新地图时分析预登记地标的精确度以控制或删除级别的移动机器人定位用地图的构建和更新方法。

背景技术

近年来，随着机器人技术的发展，设定其自身的路径并沿着设定路径移动的移动机器人的使用越来越多。典型的移动机器人可包括清洁室内和建筑物的清洁机器人、导引定位的导引机器人等。具体地，清洁机器人在移动时使用其中设置的真空清洁单元清洁室内地板，其包括各种传感器和航向单元。当前，各种类型的清洁机器人已经商业化。

为了使移动机器人有效判定其在空间中的位置并向预定位置移动，有必要为移动机器人在其中移动的空间构建地图，以允许移动机器人识别自身在该空间中的位置。允许移动机器人识别其自身相对于周围空间的位置并构建地图称为同步定位与地图构建(SLAM)。

在SLAM机制中，基于图像的SLAM使用从图像中提取的视觉特征为周围环境构建地图，并估计机器人的姿势。通常，通过使用驱动电机内设置的陀螺仪和编码器，移动机器人基于航位推测法前行，并使用安装在其顶部的摄像头分析图像，构建地图。在这种情况下，当陀螺仪和编码器的量距(odometry)出现误差时，使用摄像头获取的图像信息校正累积误差。

已经提出了多种用于控制移动机器人航向的方法和使用这些方法的移动机器人的相关技术，但是并未解决以下问题。

作为从图像提取的特征的描述符，已使用了多种类型的描述符。然而，有一个问题，即当亮度发生极大变化或图像发生极大变化时，这些类型未显示出鲁棒性。此外，尚未提出这样的适应性航向控制机制：该机制能应对输入图像无法使用或控制移动机器人航向中发生移动机器人航向控制误差的情况。此外，即便特征彼此不同，但在特征匹配中将不同特征错误地识别为相同特征的问题还是经常发生。

发明内容

技术问题

本发明提供了一种用于构建移动机器人地图的方法，该方法能够仅登记具有高度可靠性的地标，在该方法中，在构建地图而登记地标时，通过将从图像中提取的地标和预测地标进行比较而获得的比较误差在容许范围。

本发明提供了一种更新移动机器人地图的方法，该方法能在更新地图时检测与预登记地标对应的地标以进行概率匹配，根据匹配程度控制预登记地标的质量，并且消除错误登记的地标。

技术方案

本发明的一个示意性实施方式，提供一种用于移动机器人定位的地图的构建方法，包括：从移动机器人在第一位置获取的第一图像检测和临时登记地标；从移动机器人在第二位置获取的第二图像提取相应的地标；基于移动信息和临时登记的地标信息从第二图像估计临时登记的地标；以及如果通过计算临时登记的地标和估计的地标之间的匹配误差判定匹配误差处于预定的基准误差范围内，则主要登记临时登记的地标。

在主要登记临时登记的地标时，当匹配误差超过预定基准误差范围时，可以确定第一图像不是天花板图像，并舍弃临时登记的地标。

第一和第二图像可包括移动机器人的航向目标区的天花板图像，并且天花板图像可包括多个特征。

地标的临时登记可包括：将第一图像分为多个子图像并通过计算多个子图像中亮度变化的大小和亮度变化的相位检测特征；以及搜索亮度变化和亮度变化的相位的大小为从各个子图像检测出的多个特征中最大的特征，将这些特征设为临时登记的地标。

亮度变化的大小可通过求各个子图像的水平亮度变化和垂直亮度变化之和的平方根获得。

亮度变化的相位可通过求各个子图像的垂直亮度变化与水平亮度变化之比的反正切函数获得。

第一和第二图像可包括多个相同地标。

本发明的另一个示意性实施方式提供一种更新用于移动机器人定位的地图的方法，包括：a)通过在第一位置获取第一图像来提取和登记地标；b)通过在第二位置获取第二图像并使用位置信息(location information，定位信息)预测登记的地标来检测与登记的地标对应的地标；c)检测与检测出的地标对应的登记的地标的质量；以及d)使用概率函数计算检测出的地标和预测出的地标之间的匹配概率，根据匹配概率和登记的地标的质量而不同地更新登记的地标。

在步骤d)中，当匹配概率小于第一基准概率时，可以舍弃检测出的地标。

在步骤c)中，当登记的地标的质量低于基准质量时，可以通过判定登记的地标是由假正值匹配(false-positive match，假阳性匹配)登记而删除登记的地标。