[发明专利]一种移动机器人的目标搜索观测点自动生成方法

说明书

本发明公开了一种移动机器人的目标搜索观测点自动生成方法，通过RRT算法生成随机树tree并根据每一个树节点的观测区域对于整个地图可视化的贡献值以特殊方式进行筛选，自动生成能够观测到整个地图环境可行区域的观测点，可以满足自主移动机器人目标搜索任务需求，可用于自主移动机器人目标搜索任务规划。该发明能够针对移动机器人的工作环境，自动的生成用于移动机器人目标搜索及相关路径规划所用到的观测点，该方法解决了观测点分析选取的问题，很大程度的提高了移动机器人目标搜索中的自主性。

技术领域

本发明涉及移动机器人目标搜索领域，特别涉及一种移动机器人的目标搜索观测点自动生成方法。

背景技术

现有的移动机器人的目标搜索通常采用移动机器人遍历地图环境的可行区域，该方法的效率较低，不适合自主移动机器人目标搜索任务的完成。故有研究者提出在地图环境中选取几个观测点用于观测整个地图环境的可行区域，移动机器人只需遍历选取的几个离散的观测点，移动机器人移动至观测点处并运用视觉传感器对目标进行搜索，如公开号CN107346133A的发明公开了一种室内移动机器人的自主建图方法和装置，这样可以很大程度的提高移动机器人目标搜索的效率。

但现有技术的观测点主要由人工对地图环境进行分析再选取的，这种人工选取观测点受人工经验影响较大，且由人工选取观测点不利于移动机器人目标搜索的自主性，故如何由机器人根据地图环境自动生成能够观测到整个地图环境的观测点是目前尚未解决的问题。

发明内容

针对现有技术不能根据地图自动生成观测点的问题，本发明提供了一种移动机器人的目标搜索观测点自动生成方法，能够针对移动机器人的工作环境，自动的生成用于移动机器人目标搜索及相关路径规划所用到的观测点，该方法解决了以往观测点皆由人工分析选取的问题，很大程度的提高了移动机器人目标搜索中的自主性。

以下是本发明的技术方案。

一种移动机器人的目标搜索观测点自动生成方法，包括以下步骤：输入带有可行区域和不可行区域的地图，进行二值化处理得到数据元组；选取根节点，利用RRT算法生成随机树tree，通过生成随机点的方式对随机树进行扩展，直到随机树的树节点能够探索到整个地图环境的可行区域；将地图栅格化，根据每个格子可行与否将栅格值记为0或1；通过统计每一个树节点的可视栅格的数量，并计算每一个树节点的观测区域对于整个地图可视化的贡献值；根据贡献值对树节点进行排序，从贡献值最高的树节点开始，依次删去tree中对于该树节点来说可视的树节点，保留对于该树节点不可视的树节点，对于保留下的树节点重复上述筛选过程直至全部完成，剩下的树节点即为最终得到的能够观测到整个地图环境可行区域的观测点。

本发明通过RRT算法生成随机树tree并根据每一个树节点的观测区域对于整个地图可视化的贡献值以特殊方式进行筛选，自动生成能够观测到整个地图环境可行区域的观测点，可以满足自主移动机器人目标搜索任务需求。

作为优选，所述二值化处理得到数据元组的过程包括：地图中障碍物为深色，可行区域为白色，再对地图环境二值化处理，将处理完的数据存储成一个元组P，O，V的形式，P表示移动机器人所搜索的二维有界空间中的可行区域，O表示二维有界空间中的障碍物，即不可行区域，V为一个点的集合，用于存储自动生成的观测点。

作为优选，利用RRT算法生成随机树tree和对随机树进行扩展的过程包括：在地图的可行区域随机选取一个点作为RRT算法的根节点，将RRT算法生成的随机树记为tree，在地图环境中生成随机点，寻找到tree中离随机点最近的点，连接该点与随机点，以该点为起点截取一个步长得到一个新节点，若该节点在可行区域，便将该节点加入tree，若在不可行区域，便重新生成随机点重复上述过程。

作为优选，所述栅格化的过程包括：将输入的地图环境按照统一标准划分为若干格子，划分完的格子有两种状态，一种格子表示的是地图环境的可行区域，其栅格值记为1，另一种表示是地图环境中的障碍物，即为不可行区域，其栅格值记为0。