一种地图构建装置及方法
【专利摘要】一种地图构建装置，应用于移动平台，所述移动平台具有光学传感器和声波传感器，包括光学扫描单元、声学扫描单元、数据处理单元、图像糅合单元。光学扫描单元用于控制所述光学传感器扫描周边环境数据，并使用所述周边环境数据生成第一环境地图；声学扫描单元用于控制所述声波传感器扫描周边环境数据，并使用所述周边环境数据生成第二环境地图；数据处理单元用于对所述第二环境地图进行数据处理；图像糅合单元用于对所述第一环境地图和处理后的所述第二环境地图进行糅合，生成第三环境地图。本发明还提供一种地图构建方法，通过本发明地图构建装置及方法，可以使得地图构建及导航更加准确。
【专利说明】
一种地图构建装置及方法
技术领域
[0001]本发明涉及定位导航领域，具体而言，涉及一种地图构建装置及方法。
【背景技术】
[0002]目前移动平台如机器人为了实现自主导航，一般采用激光雷达或者深度摄像头进行环境扫描，进而实现地图的自动构建及自主导航，然应用这种地图构建或导航方式的移动平台处于一个包括透明障碍物的环境中时(如玻璃墙、玻璃门)，对障碍的定位以及周边环境地图的构建便变得不再准确。
【发明内容】
[0003]有鉴于此，本发明的目的是提供一种地图构建装置及方法，实现成本更低，定位更准确。
[0004]本发明实施方式中提供的地图构建装置，应用于移动平台，所述移动平台具有光学传感器和声波传感器，包括:光学扫描单元用于控制所述光学传感器扫描周边环境数据，并使用所述周边环境数据生成第一环境地图；声学扫描单元用于控制所述声波传感器扫描周边环境数据，并使用所述周边环境数据生成第二环境地图；数据处理单元用于对所述第二环境地图进行数据处理；图像糅合单元用于对所述第一环境地图和处理后的所述第二环境地图进行糅合，生成第三环境地图。
[0005]优选地，所述光学传感器为单线激光雷达、多线激光雷达、深度摄像头中一种或者其组合。
[0006]优选地，所述声波传感器为超声波传感器。
[0007]优选地，所述第二环境地图包括透明障碍物的定位信息。
[0008]优选地，所述数据处理为去噪处理。
[0009]本发明实施方式中提供的地图构建方法，应用于移动平台，所述移动平台具有光学传感器和声波传感器，包括:控制所述光学传感器扫描周边环境数据，并使用所述周边环境数据生成第一环境地图；控制所述声波传感器扫描周边环境数据，并使用所述周边环境数据生成第二环境地图；对所述第二环境地图进行数据处理;对所述第一环境地图和处理后的所述第二环境地图进行糅合，生成第三环境地图。
[0010]优选地，所述光学传感器为单线激光雷达、多线激光雷达、深度摄像头中一种或者其组合。
[0011]优选地，所述声波传感器为超声波传感器。
[0012]优选地，所述第二环境地图包括透明障碍物的定位信息。
[0013]优选地，所述数据处理为去噪处理。
[0014]上述地图构建装置及方法可以使得搭载地图构建装置的移动平台可以在包括透明障碍物的环境中定位、导航更加准确。
[0015]以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。
【附图说明】
[0016]图1是本发明地图构建装置一实施方式的应用环境图。
[0017]图2是本发明地图构建装置一实施方式的模块图。
[0018]图3是本发明地图构建方法一实施方式的流程图。
[0019]如下【具体实施方式】将结合上述附图进一步说明本发明。
【具体实施方式】
[0020]下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
[0021]图1为本发明地图构建装置10—【具体实施方式】的应用环境图。在图1中，地图构建装置10放置于一移动平台11上，比如机器人，平衡车。所述移动平台11处于一室内空间12中，该室内空间12中存在各种障碍物，如不透明的砖墙、透明的玻璃墙或玻璃门等等，移动平台11通过其地图构建装置可以轻松的扫描周边环境，构建其所在环境地图，定位自身位置，进而实现无障碍的自主导航。当然本发明地图构建装置10的应用环境不一定均为室内环境，也可以是其他室外环境。在本实施方式中，移动平台11具有光学传感器和非光学传感器，其中光学传感器可以为单线激光雷达、多线激光雷达、深度摄像头中一种或者其组合，非光学传感器为超声波传感器。就本领域技术人员而言，激光雷达或者深度摄像头扫描环境数据准确清晰，但无法扫描出透明障碍物的数据，比如玻璃门或者玻璃墙，而超声波传感器虽然环境数据扫描不如视觉传感器扫描的准确，却可以扫描书诸如玻璃门等透明障碍物的存在。
[0022]图2为本发明地图构建装置10—实施方式的功能模块图。在图2中，地图构建装置10包括光学扫描单元100、声学扫描单元102、数据处理单元104、图像糅合单元106。
[0023]光学扫描单元100控制光学传感器扫描周边环境数据，并使用周边环境数据生成第一环境地图。在本实施方式中，地图构建单元10通过其载体移动平台的运动，通过光学传感器扫描周边环境，获取周边环境数据，进而通过获取的周边环境数据生成第一环境地图。在本实施方式中，光学传感器可以为单线激光雷达、多线激光雷达、深度摄像头中一种或者其组合，其生成的第一环境地图包括周围空间环境的障碍分布情况，同时可以定位自身在周围环境中的位置。
[0024]声学扫描单元102控制声波传感器扫描周边环境数据，并使用所述周边环境数据生成第二环境地图。在本实施方式中，声学扫描单元102同样在移动平台11的运动过程中，声学扫描单元102在光学扫描单元100扫描周边环境数据的同时，也控制声波传感器进行着周边环境数据的扫描，进而依据周边环境生成第二环境地图。
[0025]数据处理单元104对第二环境地图进行数据处理。在本实施方式中，数据处理为去噪处理，声学扫描单元102生成的第二环境地图由于声波扫描的固有特性，存在着许多干扰的噪声，故数据处理单元104在栅格地图(grid map)上用概率的方法去噪声，进而获得相对干净的第二环境地图。
[0026]图像糅合单元106对第一环境地图和处理后的第二环境地图进行糅合，生成第三环境地图。在本实施方式中，将第一环境地图和处理后的第二环境地图进行糅合，进而可以去除处理后的第二环境地图与第一环境地图相重合的地方，并将第二环境地图中的不同部分加入到第一环境地图中，进而生成第三环境地图。具体而言，用光学传感器扫描的环境数据对声波传感器扫描的数据作卷积滤波，去除重叠部分(数据重叠的话，光学传感器数据较好，所以去除声波传感器扫描数据)；去除小孤立区域，把卷积滤波滤不干净的地方再滤一次；区域增长，利用原来的声波传感器扫描数据做增长，找到透明物体区域；用光学传感器卷积前的数据对区域增长后的数据作延伸(膨胀)；用去噪声后的声波传感器扫描的数据去膨胀区域增长后的数据，还原数据。
[0027]图3为本发明地图构建方法一实施方式的流程图。其方法主要应用于移动平台，所述移动平台11包括光学传感器和声波传感器，二者均可扫描周边环境数据。
[0028]步骤S300，光学扫描单元100控制光学传感器扫描周边环境数据，并使用周边环境数据生成第一环境地图。在本实施方式中，地图构建单元10通过其载体移动平台的运动，通过光学传感器扫描周边环境，获取周边环境数据，进而通过获取的周边环境数据生成第一环境地图。在本实施方式中，光学传感器可以为激光雷达，也可以为深度摄像头，其生成的第一环境地图包括周围空间环境的障碍分布情况，同时可以定位自身在周围环境中的位置。
[0029]步骤S302，声学扫描单元102控制声波传感器扫描周边环境数据，并使用所述周边环境数据生成第二环境地图。在本实施方式中，声学扫描单元102同样在移动平台11的运动过程中，声学扫描单元102在光学扫描单元100扫描周边环境数据的同时，也控制声波传感器进行着周边环境数据的扫描，进而依据周边环境生成第二环境地图。
[0030]步骤S304，数据处理单元104对第二环境地图进行数据处理。在本实施方式中，数据处理为去噪处理，声学扫描单元102生成的第二环境地图由于声波扫描的固有特性，存在着许多干扰的噪声，故数据处理单元104在栅格地图(grid map)上用概率的方法去噪声，进而获得相对干净的第二环境地图。
[0031]步骤S306，图像糅合单元106对第一环境地图和处理后的第二环境地图进行糅合，生成第三环境地图。在本实施方式中，将第一环境地图和处理后的第二环境地图进行糅合，进而可以去除处理后的第二环境地图与第一环境地图相重合的地方，并将第二环境地图中的不同部分加入到第一环境地图中，进而生成第三环境地图。具体而言，用光学传感器扫描的环境数据对声波传感器扫描的数据作卷积滤波，去除重叠部分(数据重叠的话，光学传感器数据较好，所以去除声波传感器扫描数据)；去除小孤立区域，把卷积滤波滤不干净的地方再滤一次；区域增长，利用原来的声波传感器扫描数据做增长，找到透明物体区域；用光学传感器卷积前的数据对区域增长后的数据作延伸(膨胀)；用去噪声后的声波传感器扫描的数据去膨胀区域增长后的数据，还原数据。
[0032]通过上述地图构建装置及方法，针对包括透明障碍物的环境，可使得地图的构建更加准确，成像更加清晰。
[0033]以上对本发明所提供的一种地图构建装置及方法进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的技术人员，依据本发明实施例的思想，在【具体实施方式】及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
【主权项】
1.一种地图构建方法，应用于移动平台，所述移动平台具有光学传感器和声波传感器，其特征在于，包括: 控制所述光学传感器扫描周边环境数据，并使用所述周边环境数据生成第一环境地图； 控制所述声波传感器扫描周边环境数据，并使用所述周边环境数据生成第二环境地图； 对所述第二环境地图进行数据处理;及 对所述第一环境地图和处理后的所述第二环境地图进行糅合，生成第三环境地图。2.如权利要求1所述的地图构建方法，其特征在于，所述光学传感器为单线激光雷达、多线激光雷达、深度摄像头中一种或者其组合。3.如权利要求1所述的地图构建方法，其特征在于，所述声波传感器为超声波传感器。4.如权利要求1所述的地图构建方法，其特征在于，所述第二环境地图包括透明障碍物的定位信息。5.如权利要求1所述的地图构建方法，其特征在于，所述数据处理具体为去噪处理。6.—种地图构建装置，应用于移动平台，所述移动平台具有光学传感器和声波传感器，其特征在于，包括: 光学扫描单元，用于控制所述光学传感器扫描周边环境数据，并使用所述周边环境数据生成第一环境地图； 声学扫描单元，用于控制所述声波传感器扫描周边环境数据，并使用所述周边环境数据生成第二环境地图； 数据处理单元，用于对所述第二环境地图进行数据处理;及 图像糅合单元，用于对所述第一环境地图和处理后的所述第二环境地图进行糅合，生成第三环境地图。7.如权利要求6所述的地图构建装置，其特征在于，所述光学传感器为单线激光雷达、多线激光雷达、深度摄像头中一种或者其组合。8.如权利要求6所述的地图构建装置，其特征在于，所述声波传感器为超声波传感器。9.如权利要求6所述的地图构建装置，其特征在于，所述第二环境地图包括透明障碍物的定位信息。10.如权利要求6所述的地图构建装置，其特征在于，所述数据处理具体为去噪处理。
【文档编号】G05D1/02GK105955266SQ201610307208
【公开日】2016年9月21日
【申请日】2016年5月11日
【发明人】李少海, 徐成, 郭盖华
【申请人】深圳乐行天下科技有限公司