[发明专利]一种基于局部地图拼接的栅格地图创建方法

摘要

本发明公开了一种基于局部地图拼接的栅格地图创建方法，包括以下步骤：1）机器人扫描并记录环境信息；2）对扫描数据点进行滤波处理，去除无用点；3）将滤波后数据通过光线追踪方法计算局部栅格地图；4）计算相邻两个位姿下的局部栅格地图的sift特征点对及其对应特征描述子；5）根据特征描述子的相关性对特征点对进行排序，滤除特征描述子相关性较小的特征点；6）将两个局部地图进行最近点迭代算法ICP，计算两个局部地图的变换矩阵；7）重复步骤1）‑6），记录完成整个路径的变换矩阵，最后进行数据合并得到全局栅格地图。本发明的地图是单次激光数据构建的，因而地图的估计误差主要为激光传感器的观测误差，不存在估计偏差。

主权项

1.一种基于局部地图拼接的栅格地图创建方法，在至少具有运动控制系统、惯性导航系统、激光扫描传感器的机器人上使用；其特征在于：包括以下步骤：1）机器人通过自身携带的激光测距传感器扫描并记录环境信息；2）对步骤1）中得到的杂乱无规律的扫描数据点进行滤波处理，去除无用点；3）将滤波后数据通过光线追踪方法计算局部栅格地图；局部栅格地图是指机器人当前位姿为坐标原点，将该位置观测到的数据构建的栅格地图，局部栅格地图创建通过激光原点所在位置到激光光束结束位置，即障碍物位置，通过光束追踪计算得到，两者之间的连线经过的栅格点应为非障碍物占据，激光光束结束点为障碍物占据状态，在连线激光光束结束点之后为未观测状态，即障碍物占据的概率等于非障碍物占据概率；4）计算相邻两个位姿下的局部栅格地图的sift特征点对及其对应特征描述子；sift，即尺度不变特征变换，是用于图像处理领域的一种描述；这种描述具有尺度不变性，可在图像中检测出关键点，是一种局部特征描述子；5）根据特征描述子的相关性对特征点对进行排序，滤除特征描述子相关性较小的特征点；在两幅相邻局部地图中分别提取特征点及其描述子，遍历该点集，寻找特征描述子距离满足阈值条件的特征点对，并根据距离由小到大对其排序，不匹配的特征点舍弃；选取匹配的特征点对的前百分之三十的特征点对进行ICP迭代计算变换矩阵；6）将两个相邻位姿下的局部地图进行最近点迭代算法ICP，计算两个局部地图的变换矩阵；ICP算法是一种基于轮廓特征的点配准方法，计算从原点集匹配到目标点集的变换矩阵，计算得到旋转四元数以及平移向量；7）重复步骤1）‑6），记录完成整个路径的变换矩阵，最后进行数据合并得到全局栅格地图。