[发明专利]真实环境地图的快速虚拟化构建方法

权利要求书

1.一种真实环境地图的快速虚拟化构建方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤1、数据采集与初始化：

对目标区域进行网格化，令携带了定位装置与全视角摄像装置的机器人进入目标区域，遍历每个可以进入的网格，并在每个网格里采集一副全景图像，共得到n个图像，对每幅图像提取特征，得到样本集合对进行标记，得到对应的类别标签其中，为N_i维行向量，为N_o维行向量，N_o为场景类别的数量，因此类别集合为如果样本x_p的类别为中的第c类，则y_p的第c个元素为1，其余为0；表示实数域，l为有标签样本数量、n为所有样本数量，u＝n-l为无标签样本数量，N_o与N_i分别表述输出层与输入层神经元数量，为正整数；

初始化：人工设定以下参数：λ₁，λ₂，σ＞0，隐藏层节点数N_h＞0，最大迭代次数E为大于1的正整数，令迭代步t＝0，根据实际情况人工设定最大迭代步E为大于1的正整数；令隶属矩阵其中I_u为u维单位方阵，O_u为u维零方阵；

步骤2、随机生成隐藏层映射函数的输入权重向量与输入偏置；b∈R，具体如下：

随机生成N_h个a，得到随机生成N_h个b，得到

步骤3、生成隐藏层输出函数，具体如下：

其中，G(a，b，x)为激活函数，x表示样本，上标T表示矩阵转置；

步骤4：产生辅助有标注样本集合具体如下：

求取x_q对应的辅助样本具体如下：

其中||·||₂表示二范数，然后用x_q的标签y_q为标注，得到

步骤5、生成隐藏层输出矩阵H，具体如下：

其中，

步骤6、生成图拉普拉斯矩阵L，具体如下：

图拉普拉斯矩阵L＝D-A，A为相似性矩阵，其第i行第j列元素A_ij为：

其中，x_i与x_j为样本，i，j∈{1，...，n+l}，σ＞0为高斯核宽，D为A的度矩阵，D为对角阵，D的第i个对角元素d_ii＝∑_jA_ij；

步骤7、计算输出权重矩阵β，具体如下：

其中，为N_h维单位阵，C为对角阵，C₀为对角阵，ρ(C₀)表示C₀对角元素之和，C₀的第1至第l个对角元素均为1，C₀的第l+1至第n个对角元素为0，C₀的第n+1至第n+l个对角元素为γ∈(0，1)，pinv(H_l)表示H_l的伪逆矩阵，H_l为H的前l行组成的矩阵，H_u为H的第l到第n行组成的矩阵，为u×N_o维零矩阵；为参考矩阵，其第k列元素均为1，其余元素为0；

步骤8、更新隶属矩阵V_k，具体如下：

其中，为V_k对角线上第i_u个元素，i_u＝1，...，u，为参考行向量，其第k个元素为1，其余为0；t自增1，如果t＞E，则令并跳至步骤9，否则跳至步骤7；

步骤9：对于所有的未标注的样本，采用预测其场景，并在网格中标注该场景，即可实现真实环境的地图构建。

2.如权利要求1所述的一种真实环境地图的快速虚拟化构建方法，步骤3所涉及的激活函数G(a，b，x)为：

3.如权利要求1所述的一种真实环境地图的快速虚拟化构建方法，步骤3所涉及的激活函数G(a，b，x)为：

4.如权利要求1、2、3所述的任意一种真实环境地图的快速虚拟化构建方法，其特征在于，γ∈(0.7，0.8)。