[发明专利]一种移动机器人基于激光测距仪的线特征地图创建方法

权利要求书

1.一种移动机器人基于激光测距仪的线特征地图创建方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤（1），首先启动激光测距仪对外部环境进行扫描，再对扫描的激光数据进行预处理滤除噪声点后得到激光测量数据点集；

步骤（2），通过动态阈值法对激光测量数据点集进行区域分割，激光测量数据点集经过区域分割后分为N个区域块，其中N为大于1的自然数；

步骤（3），对各区域块内的数据点采用构建激光数据的后验指数分布，以黄金分割的方法进行数据的迭代进行拟合；

步骤（4），通过对特征墙角进行提取实现从图像空间到参数空间的转换，建立局部环境地图，通过匹配把局部环境地图融合到全局地图中以构建全局环境地图。

2.根据权利要求1所述的一种移动机器人基于激光测距仪的线特征地图创建方法，其特征在于：步骤（1）所述对扫描的激光数据进行预处理滤除噪声点是采用均值滤波的方法。

3.根据权利要求1所述的一种移动机器人基于激光测距仪的线特征地图创建方法，其特征在于：步骤（3）所述激光数据的后验指数分布，是以黄金分割的方法进行数据的迭代进行拟合，具体步骤为：

步骤（31）:取出一帧数据中的一个区域，对该区域中的n个数据点进行编号：X₁X₂…X_n-1X_n；

步骤（32）:连接点X₁,X_n建立线段L₁,假设数据点X₂…X_n满足指数分布，则点X_i的概率为p_i=1-e^-λd(^i-1)，i=2...n，n代表数据点的个数，λ为分布参数，d为相邻点之间的距离；

步骤（33）:根据计算点X₂…X_n-1X_n的不确定度H，取出当前环境中的一条已知线段，通过激光测距仪扫描后计算出直线上的数据点数m，利用公式计算出此时的不确定度阈值h，以此时的阈值h作为标准值，当H<h时，区域线段拟合用线段L₁近似；当H>h时，直线拟合失败，转到步骤（34）；

步骤（34）:对线段L₁进行黄金分割，截取线段L₁的0.618长度时，找出离此时线段L₁末端点最近的点X_i，连接点X₁和X_i建立直线L₂完成区域线段拟合；

步骤（35）：循环步骤(32)-步骤(34)，直至分割的所有区域块内的数据点完成拟合。

4.根据权利要求1所述的一种移动机器人基于激光测距仪的线特征地图创建方法，其特征在于：步骤（4）所述特征墙角的提取采用Hough变换结合面积阈值的方法，通过延长判定线段以其交点作为原点构建Hough空间。

5.根据权利要求3所述的一种移动机器人基于激光测距仪的线特征地图创建方法，其特征在于：步骤（4）所述通过匹配把局部环境地图融合到全局地图中以构建全局环境地图是采用扇形匹配方法，具体步骤为：

步骤（41）:从全局地图中取出经步骤（3）拟合好的线段L₁，以线段L₁为角平分线构建角度为2θ的扇形区域R，扇形区域R的两条半径分别为L₂、L₃；

步骤（42）:取出局部地图中经过扇形区域R的线段L'，延长线段L'，当线段L'的延长线同时经过线段L₂、L₃时，判定此线段与全局地图不匹配，把线段L'直接加入到全局地图中；

步骤（43）:依据步骤(42)，局部地图中的线段最多和扇形的半径有一个交点，当局部地图中的线段与L₁没有交点，则此时与线段L₁重合或部分重合，将重合部分更新全局地图，不重合部分则直接加入到全局地图中；当局部地图中的线段与线段L₁只有一个交点，设此时局部地图中的线段为L₄，计算出线段L₄所有的激光数据点数n₁，且计算出落入区域R中的数据点数为m₁，则令线段L₄的权重为ω=m₁/n₁，进入下一步；

步骤（44）:判定此时线段L₄的匹配度d₁为线段L₄的中点到L₁的距离，α为线段L₁L₄之间的夹角，η为比例系数，通过给定匹配度的阈值ξ进行如下判断：

当γ>ξ时，判定线段L₁L₄之间匹配，此时以线段L₁L₄的角平分线L₅来更新原地图中的线段L₁；

当γ<ξ时，线段不匹配，把线段L₄依次加入到匹配队列中，等待下次局部地图中的线段的匹配。