[发明专利]一种基于激光雷达测距信息的室内场景识别方法

说明书

本发明公开了一种基于激光雷达测距信息的室内场景识别方法，该方法通过在移动机器人上安装激光雷达，实时采集移动机器人在室内环境行驶过程中激光雷达的测距信息，并基于所采集的数据来判定移动机器人当前所处场景的类型。本方法可解决大部分移动机器人在普通生活场景中的室内环境识别问题，激光雷达具有可进行高精度以及高密度范围扫描的特点，提高了室内场景识别的鲁棒性与准确率。

技术领域

本发明涉及一种室内场景识别方法，特别涉及一种基于激光雷达测距信息的室内场景识别方法。

背景技术

室内场景识别能力对室内移动机器人日常生产作业过程中所要进行的定位、导航、路径规划等活动有着巨大的影响。激光雷达可对室内进行360°全方位高精度的范围扫描，能够较为精准地反映所处室内环境的形状特点，且操作简单，成为目前的研究热点。

现有的技术文献中，发明专利“室内外场景识别方法及系统”，公布号为CN104457751A,利用移动终端自带的多种传感器采集所处环境的相关数据，给不同传感器数据设置相关指标，基于指标及相关数据确定移动终端当前所处室内外环境的概率，并对所得到各个指标对应的概率进行加权求和，完成室内外环境识别。该方法只能用于识别所处环境为室内还是室外，无法进一步对室内环境的类型进行判断，且受多种因素影响，偶然性很大，也不适用于机器人系统。

发明内容

本发明的目的是克服传统技术的不足之处，提出一种快速有效的室内场景定位方法，利用激光雷达扫描精度高、密度高、操作简单的优点，在基于激光雷达测距信息的基础上实现移动机器人室内场景识别。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

本发明提出的一种基于激光雷达测距信息的室内场景识别方法，具体包括以下步骤：

(1)在移动机器人上安装扫描范围为360°的激光雷达；

(2)在不同类型的室内场景中，人为控制移动机器人进行无碰撞行驶，同时采集作为训练样本的雷达信息，设训练样本的个数为N，则得到训练样本数据集S_tr的表达式为：

S_tr＝{S_tr1,S_tr2,Λ,S_trN}

其中S_tr1,S_tr2,Λ,S_trN分别表示训练样本数据集S_tr中第一个训练样本、第二个训练样本、…第N个训练样本；

(3)参考所述步骤(2)的方法，采集作为测试样本的雷达信息，设测试样本的个数为M，则得到超声测试样本数据集S_te的表达式为：

S_te＝{S_te1,S_te2,Λ,S_teM}

其中S_te1,S_te2,Λ,S_teM分别表示测试样本数据集S_te中第一个测试样本、第二个测试样本、…第M个测试样本，N和M分别为训练样本的个数和测试样本的个数，且M≤N；

(4)对雷达测距训练样本数据集S_tr的样本信息进行特征提取，得到新的训练样本数据集S_tr'；

(5)给新的训练样本数据集S_tr'中来自不同类型房间的样本设定不同的标签，并生成与训练数据矩阵相对应的训练标签矩阵T；

(6)对雷达测距测试样本数据集S_te的样本信息进行特征提取，得到新的测试样本数据集S_te'；