[发明专利]一种与图像骨架结合的最优路径规划方法

权利要求书

1.一种与图像骨架结合的最优路径规划方法，其特征在于：具体包括如下步骤：

步骤1，对2D格栅地图进行转化与处理；

步骤2，基于步骤1的处理结果生成代价地图；

步骤3，根据步骤2生成的代价地图求最优路径；

其中，所述步骤2的具体步骤为：

步骤2.1，将代价地图中对应于障碍区域的方格位置，代价值设置为最高，表示机器人在规划中，不允许通过此区域；

步骤2.2，将代价地图中，按照方格到最近障碍物的远近，设置代价的数值，具体采用如下公式：

其中，C表示最高的代价值，设为255；d表示该方格到最近障碍方格的距离，r1表示机器人的半径，r2为预设值，表示机器人应该到障碍物的控制距离；

步骤2.3，将推荐区域的点的集合对应到代价地图对应的方格中，对每一个推荐点对应方格，按照如下的方式重新设置其附近的cost值：

A:当该方格到最近的障碍方格的距离小于r2时，保持原cost值不变；

B：当该方格到最近障碍方格的距离大于r2时，取该方格周边半径r3范围内的方格，设其到该方格距离d3,采用如下新的cost值：

2.根据权利要求1所述的一种与图像骨架结合的最优路径规划方法，其特征在于：所述步骤1的具体过程为：

步骤1.1，基于给定的2D栅格地图M，将栅格地图中的障碍区域和未知区域对应设置为0；将栅格地图中的可通行区域对应位置设置为1，得到二值图像I；

步骤1.2，运用膨胀和腐蚀的形态学算法，去除二值图像I中的细碎区域；

步骤1.3，对于经步骤1.2处理后的二值图像I，采用骨架提取算法，提取二值图像I中可通行区域的骨架。

3.根据权利要求2所述的一种与图像骨架结合的最优路径规划方法，其特征在于：所述步骤1.3中骨架是线状结构。

4.根据权利要求3所述的一种与图像骨架结合的最优路径规划方法，其特征在于：所述步骤1.3中，从一个骨架点到另一个骨架点的方向作为推荐方向。

5.根据权利要求4所述的一种与图像骨架结合的最优路径规划方法，其特征在于：所述步骤1.3中根据所述推荐方向得到的一系列推荐点的集合S，如下所示：

S＝{(x1,y1,α1,β1),(x2,y2,α2,β2),...,(xn,yn,αn,βn)}

其中，x_i、y_i表示某骨架点的坐标，α_i、β_i表示该骨架点的推荐方向，其中i＝1，2，……,n。

6.根据权利要求5所述的一种与图像骨架结合的最优路径规划方法，其特征在于：所述推荐点可人为编辑，包括门口位置、充电桩正前方位置。

7.根据权利要求1所述的一种与图像骨架结合的最优路径规划方法，其特征在于：所述代价地图中的方格被分为如下四类：

一类是代价值为255的方格，表示机器人规划绝对不能经过；

一类是代价值在50到255之间的方格，表示此处靠近障碍，机器人规划应当避免，路过会受到“惩罚”；

一类是代价值等于50的方格，表示机器人可通行；

一类是小于50的方格，表示机器人在附近时，优先通行该类方格。