[发明专利]一种室内移动机器人场景数据的生成方法

说明书

本发明公开了一种室内移动机器人场景数据的生成方法，通过提取场景模型点云数据，并依据八叉树结构建立点云索引以支持场景点云的噪声剔除、模型坐标系调整以及场景对象语义标注，进而基于处理后点云，执行参照面渲染并标注室内场景数据。本发明根据场景规范数据构建通行栅格，并执行全局路径规划生成测试用例路径，从而高效的生成目标仿真任务所需的测试用例，提升室内移动机器人仿真效率。

技术领域

本发明属于室内移动机器人技术领域，具体涉及一种室内移动机器人场景数据的生成方法。

背景技术

随着计算机技术的快速进步，机器人越来越广泛的应用于人类社会生活中的各个行业，室内自主移动机器人作为机器人研究中的一个分支，同样受到了研究人员越来越多的关注。为了保证移动机器人安全性与系统稳定性，如何进行高效以及全面的测试和验证成为了研究中极为重要的一环。

由于室内环境具有的复杂性，对室内移动机器人算法进行全面而详尽的测试会耗费大量的人力、物力成本。考虑不同外部条件，例如光照条件对传感器获取数据造成的干扰，不同室内场景所带来的各异的决策以及一些极端情况下需要室内移动机器人做出的紧急措施，想要做到穷举所有的情景几乎是不可能做到的，因此人们开始将目光转投到虚拟仿真测试之上。得益于近年来图形处理器性能的快速提升，虚拟仿真软件得到了长足的发展，借助于最新的图像渲染技术，仿真平台可以绘制出媲美现实场景的真实图像，并且创造实际场景中无法测试的特殊情景，同时避免人类测试员处于较为危险的测试环境中，为室内移动机器人测试提供了一个可靠的解决方案。

通过虚拟仿真测试来模拟室内移动机器人行为可以高效的测试室内移动机器人相关算法，为了充分测试现实环境中可能出现的诸多情景，需要构建大量的仿真测试场景。传统的场景构建方法往往需要大量的三维模型构建工作，需要耗费大量的人力，通过三维重建方式则能够快速的生成目标场景的三维模型。由于目前传感器以及三维重建算法的局限性，生成的场景模型具有较多噪声，往往无法直接应用于生成目标仿真任务的测试用例；同时目前学界对于如何描述室内场景，如何组织场景数据也未提供一个较为统一的规范。

目前，针对室内场景的场景构建以及用例生成相关方法研究较少。《中国自动驾驶技术白皮书》中提出了基于高精地图的场景生成流程，该流程首先采集外部数据并处理生成所需的场景资源，并通过人工标注创建矢量数据，矢量数据通过一定的路网规范进行组织，并与交通灯、交通标志灯场景要素相结合，生成高精地图，高精地图与已构建好的模型素材库组合最终生成标准三维仿真场景；这一流程主要针对于室外具有路网结构的场景构建，并且依赖于预先构建好的庞大模型库，对人工操作的要求较高。

公开号为CN111797001A的中国专利提出了一种基于SCANeR的自动驾驶仿真测试模型的构建方法，该专利技术介绍了通过SCANeR进行动态场景和静态场景的编辑，同样依赖于以构建的场景模型资源，无法高效的应用于差异较大的室内场景。公开号为CN106021750A的中国专利提出了一种仿真场景及其重建单元的生成方法及生成系统，该专利技术公开了对场景视频信息进行处理，提取静态与动态要素并构建场景的方法，但该方法仅针对于室外车辆场景，同时对于场景内模型数据获取没有提出有效的处理方法。公开号为CN109215092A的中国专利提出了一种对基准场景进行噪声处理，生成海量仿真场景的方法，但该专利技术并不关注基准场景的生成。

发明内容

鉴于上述，本发明提供了一种室内移动机器人场景数据及其测试用例的生成方法，能够降低构建目标仿真测试任务所需测试用例所带来的成本。

一种室内移动机器人场景数据的生成方法，包括如下步骤：

(1)对三维重建得到的室内场景模型进行点云数据提取，并依据八叉树结构建立点云索引以支持点云实时渲染；

(2)调整点云模型坐标系以保证其与仿真世界坐标系对应，并剔除场景内的噪声点云，同时对场景内的对象进行语义标注；

(3)基于上述处理后的点云数据，执行点云参照面的渲染，并标注室内场景规范数据；