定位地图的更新方法、装置、设备及存储介质与流程

定位地图的更新方法、装置、设备及存储介质
1.本技术是分案申请，原申请的申请号为202010242036.6，申请日为2020年3月31日，发明名称为“定位地图的更新方法、装置、设备及存储介质”。
技术领域
2.本发明实施例涉及地图信息处理技术领域，尤其涉及一种定位地图的更新方法、装置、设备及存储介质。


背景技术：

3.随着智能自动化技术的快速发展，不同功能的机器人被研制出来以执行不同的任务，如：送餐、讲解、引导、巡游等任务。机器人在执行任务时，需要在所处的环境中实时的进行定位导航。
4.使用机器人执行任务时，需要预先对执行任务的场景进行扫描生成全局定位地图，并存储于机器人中，并持续使用直至场景变化影响到定位导航功能，再由维护人员重新扫描地图。机器人的运行环境中，随着时间的推移，物品摆放位置或者空间结构会发生变化。当环境发生大幅度变化时，需要对存储的全局定位地图进行更新，否则机器人无法正常工作。
5.现有技术中，当机器人运行场景发生大幅度变化时，需要人工对整个场景重新扫描以实现对全局定位地图的更新，这种方式不仅人力成本大，且浪费时间。


技术实现要素：

6.本发明实施例提供一种定位地图的更新方法、装置、设备及存储介质，以实现机器人运行环境中定位地图的实时更新，不仅节约人工成本，且可以提高地图的更新效率。
7.第一方面，本发明实施例提供了一种定位地图的更新方法，包括：
8.获取机器人执行任务时所处环境的全局定位地图；
9.获取机器人在运行过程中采集的第一子地图；
10.获取所述全局定位地图中与所述第一子地图对应的第二子地图；
11.获取所述第一子地图与所述第二子地图间的差异度；
12.若所述差异度超过设定阈值，则将所述第二子地图更新为所述第一子地图。
13.第二方面，本发明实施例还提供了一种定位地图的更新装置，包括：
14.全局定位地图获取模块，用于获取机器人执行任务时所处环境的全局定位地图；
15.第一子地图获取模块，用于获取机器人在运行过程中采集的第一子地图；
16.第二子地图获取模块，用于获取所述全局定位地图中与所述第一子地图对应的第二子地图；
17.差异度获取模块，用于获取所述第一子地图与所述第二子地图间的差异度；
18.地图更新模块，用于当所述差异度超过设定阈值时，将所述第二子地图更新为所述第一子地图。
19.第三方面，本发明实施例还提供了一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如本发明实施例所述的定位地图的更新方法。
20.第四方面，本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如本发明实施例所述的定位地图的更新方法。
21.本发明实施例，首先获取机器人执行任务时所处环境的全局定位地图，然后获取机器人在运行过程中采集的第一子地图，然后获取全局定位地图中与第一子地图对应的第二子地图，再然后获取第一子地图与第二子地图间的差异度，若差异度超过设定阈值，则将第二子地图更新为第一子地图。本发明实施例提供的定位地图的更新方法，根据获取的第一子地图与全局定位定图中第二子地图的差异度确定是否将第二子地图更新为第一子地图，无需重新采集全局定位地图，可以实现机器人运行环境中定位地图的实时更新，不仅节约人工成本，且可以提高地图的更新效率。
附图说明
22.图1是本发明实施例一中的一种定位地图的更新方法的流程图；
23.图2是本发明实施例二中的一种定位地图的更新装置的结构示意图；
24.图3是本发明实施例三中的一种计算机设备的结构示意图。
具体实施方式
25.下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
26.实施例一
27.图1为本发明实施例一提供的一种定位地图的更新方法的流程图，本实施例可适用于对机器人执行任务时所处环境的全局定位地图进行实时更新的情况，该方法可以由定位地图的更新装置来执行，该装置可由硬件和/或软件组成，并一般可集成在具有定位地图的更新功能的设备中，该设备可以是服务器或服务器集群等电子设备。如图1所示，该方法具体包括如下步骤：
28.步骤110，获取机器人执行任务时所处环境的全局定位地图。
29.其中，全局定位地图可以是机器人执行任务时所处的全局环境对应的地图，例如：可以是建筑施工现场、仓库及商场等。具体的，获取机器人执行任务时所处环境的全局定位地图的方式可以是，控制机器人对整个环境进行扫描，获得整个环境的激光数据，根据获得的激光数据构建全局定位地图。本实施例中，机器人中安装有激光传感器，通过产生激光对周围环境进行扫描，获得周围环境的激光数据。
30.步骤120，获取机器人在运行过程中采集的第一子地图。
31.其中，第一子地图可以是所处环境中设定尺寸的子区域对应的地图。例如：可以是20m*20m大小的区域对应的地图。本实施例中，机器人在运行过程中，不断的产生激光，以对周围的环境进行扫描，获得激光数据，并根据激光数据构建第一子地图。本实施例中，子地图以概率栅格的形式体现。
32.具体的，获取机器人在运行过程中采集的第一子地图的方式可以是：建立设定尺寸的原始子地图，并将原始子地图划分为多个栅格；获取机器人在运行过程中对周围环境连续扫描得到的激光数据；根据激光数据确定每个栅格的占用概率，获得第一子地图。
33.其中，占用概率表征栅格中具有障碍物的概率。激光数据可以包括多帧。设定尺寸可以是小于40m*40m的任意尺寸，栅格的尺寸可以设置为10cm*10cm。本实施例中，根据激光数据获取每个栅格的占用概率的方式可以是采用bresenham画线算法确定。当机器人前方有障碍物时，发出的激光会被阻挡，根据返回的激光数据，可以确定出障碍物与机器人之间的距离，若前方没有障碍物，则激光不会被阻挡，可以顺利的发射出去。当激光被阻挡时，发出的激光包含起点和终点，终点所在栅格的占用概率为1，起点和终点之间的栅格的占用概率为0,。本实施例中，将激光扫描不到的区域中的栅格的占用概率设置为-1。
34.具体的，根据激光数据确定每个栅格的占用概率，获得第一子地图的过程可以是：获取第一帧激光数据，并对第一帧激光数据进行刚体变换；根据刚体变换后的第一帧激光数据确定每个栅格的占用概率；获取下一帧激光数据，并对下一帧激光数据进行刚体变换；根据刚体变换后的下一帧激光数据更新每个栅格的占用概率；返回执行获取下一帧激光数据，并对下一帧激光数据进行刚体变换的操作，直到获取到最后一帧激光数据，并根据刚体变换后的最后一帧激光数据更新每个栅格的占用概率，获得第一子地图。
35.其中，刚体变换的方式可以是采用配准估计的方式对激光数据进行变换，包括旋转及平移等变换。本实施例中，机器人以一定的频率发出激光，激光对周围环境进行连续的扫描，从而获得连续的激光数据。当获取到第一帧激光数据后，对第一子激光数据按照全局定位地图中的基准进行刚体变换，并根据刚体变换后的第一帧激光数据获取每个栅格的占用概率，从而获得只包含第一帧激光数据信息的第一子地图。接着获取下一帧激光数据，根据刚体变换后的下一帧激光数据更新每个栅格的占用概率。不断的获取激光数据，不断更新每个栅格的占用概率，直到根据最后一帧激光数据更新了每个栅格的占用概率为止，从而获得第一子地图。
36.步骤130，获取全局定位地图中与第一子地图对应的第二子地图。
37.其中，第二子地图与第一子地图对应的区域相同，且尺寸也相同。本实施例中，子地图中携带有初始位姿信息及子地图的尺寸，可以根据第一子地图的初始位姿信息和尺寸在全局定位地图中获取与第一子地图对应的第二子地图。
38.具体的，获取全局定位地图中与第一子地图对应的第二子地图的方式可以是：对第一子地图的初始位姿信息进行修正；根据修正后的初始位姿信息及第一子地图的尺寸在全局定位地图中获取第二子地图。
39.其中，所述位姿信息包括位置坐标及姿态角度，姿态角度可以理解为当前机器人的朝向角度，如南偏东30度。本实施例中，通过激光数据构建的第一子地图的初始位姿通常存在一定的偏差，因此需要对初始位姿信息中的位置坐标及姿态角度进行修正，然后根据修正后的初始位姿信息确定第二子地图，这样确定的第二子地图更准确。
40.具体的，对第一子地图的初始位姿信息进行修正的过程可以是：获取第一子地图的姿态角度和全局定位地图的姿态角度的偏差值；根据偏差值对第一子地图的初始位姿信息中的姿态角度进行修正；将第一子地图的中各栅格的占用概率与全局定位地图中各栅格的占用概率进行匹配，获取全局定位地图中与第一子地图匹配度最高子地图的位置坐标，
确定为修正后的初始位姿信息中的位置坐标。
41.具体的，获取第一子地图的姿态角度和全局定位地图的姿态角度的偏差值的方式可以是采用icp算法或者利用结构化信息进行获取。其中，结构化线条信息可以是地图中包含的直线的信息集合，直线的信息包括直线的斜率，可反映姿态角度。将第一子地图的结构化线条信息和全局定位地图的结构化线条信息进行比较，获取全局定位地图的结构化线条信息中与第一子地图的结构化线条信息最接近的一组结构化线条信息，根据该组结构化线条信息与第一子地图的结构化线条信息计算第一子地图的姿态角度和全局定位地图的姿态角度的偏差值，然后根据该偏差值对姿态角度进行修正。将第一子地图的所有激光数据映射至全局定位地图的激光数据上，将全局定位地图中与第一子地图匹配度最高的激光数据对应的位置坐标，确定为修正后的初始位姿信息中的位置坐标。
42.具体的，对第一子地图的初始位姿信息进行修正的过程可以是：将第一子图的初始位姿中的位置坐标修改为修正后的位置坐标；将第一子图的初始位姿中的姿态角度旋转偏差角。其中，旋转可以是逆时针或顺时针。
43.步骤140，获取第一子地图与第二子地图间的差异度。
44.具体的，对第一子地图的初始位姿信息修正后，根据修正后的初始位姿信息及尺寸，将第一子地图投影至全局定位地图中，然后计算第一子地图和第二子地图间的差异度。具体的，获取第一子地图与第二子地图间的差异度的方式可以是：获取第一子地图和第二子地图间占用概率不同的栅格数量所占的比例，确定为第一子地图与第二子地图间的差异度。
45.将第一子地图投影至全局定位地图后，第一子地图中的栅格和第二子地图中栅格一一对应，比较相对于的栅格中的占用概率，计算占用概率不同的栅格数量，以及占子地图中总栅格数的比例，将该比例确定为第一子地图与第二子地图间的差异度。
46.步骤150，若差异度超过设定阈值，则将第二子地图更新为第一子地图。
47.其中，差异度可以是第一子地图和第二子地图间占用概率不同的栅格数量所占的比例。具体的，若第一子地图和第二子地图间占用概率不同的栅格数量所占的比例超过设定阈值，则将第二子地图更新为第一子地图。
48.具体的，将第二子地图更新为第一子地图的过程可以是：将修正后的第一子地图投影至全局定位地位，并将第二子地图更新为投影后的第一子地图。其中，修正后的第一子地图为对初始位姿进行修正后的第一子地图。关于对初始位姿的修正的方式，可参见上述内容，此处不再赘述。
49.可选的，还可以包括如下步骤：若差异度超过设定阈值，则向用户推送提醒信息；接收用户输入的决定指令；若用户选择更新则根据决定指令将第二子地图更新为第一子地图；若用户选择不更新，则保留第二子地图。即若用户选择不更新，则不将第二子地图更新为第一子地图。
50.其中，推送提醒信息的方式可以是在机器人屏幕上显示提醒按钮，由用户选择是否对地图进行更新。
51.本应用场景下，还可以将替换掉的第二子地图存储，以防止场景恢复至变化前的情况，可以直接将第二子地图替换回来，无需重新扫描。
52.本实施例中，在机器人运行场景中，如果运行环境发生了改变，并不需要对全局地
图进行重新扫描，只是将发生改变的地方覆盖到全局地图生成新的地图，然后进行使用。地图更新后也可以恢复到之前的状态，一段时间后，若场景恢复，或者全局地图中另一场景改变，可以选择恢复全局地图，然后用当前局部地图覆盖全局地图生成另一个备选地图。不断重复使用全局地图。减少同一场景全局地图的扫描节约人力和时间。
53.本实施例的技术方案，首先获取机器人执行任务时所处环境的全局定位地图，然后获取机器人在运行过程中采集的第一子地图，然后获取全局定位地图中与第一子地图对应的第二子地图，再然后获取第一子地图与第二子地图间的差异度，若差异度超过设定阈值，则将第二子地图更新为第一子地图。本发明实施例提供的定位地图的更新方法，根据获取的第一子地图与全局定位定图中第二子地图的差异度确定是否将第二子地图更新为第一子地图，无需重新采集全局定位地图，可以实现机器人运行环境中定位地图的实时更新，不仅节约人工成本，且可以提高地图的更新效率。
54.实施例二
55.图2为本发明实施例二提供的一种定位地图的更新装置的结构示意图。如图2所示，该装置包括：全局定位地图获取模块210，第一子地图获取模块220，第二子地图获取模块230，差异度获取模块240和地图更新模块250。
56.全局定位地图获取模块210，用于获取机器人执行任务时所处环境的全局定位地图；
57.第一子地图获取模块220，用于获取机器人在运行过程中采集的第一子地图；
58.第二子地图获取模块230，用于获取全局定位地图中与第一子地图对应的第二子地图；
59.差异度获取模块240，用于获取第一子地图与第二子地图间的差异度；
60.地图更新模块250，用于当差异度超过设定阈值时，将第二子地图更新为第一子地图。
61.可选的，第一子地图获取模块220，还用于：
62.建立设定尺寸的原始子地图，并将原始子地图划分为多个栅格；
63.获取机器人在运行过程中对周围环境连续扫描得到的激光数据；
64.根据激光数据确定每个栅格的占用概率，获得第一子地图；其中占用概率表征栅格中具有障碍物的概率。
65.可选的，第一子地图获取模块220，还用于：
66.获取第一帧激光数据，并对所述第一帧激光数据进行刚体变换；
67.根据刚体变换后的第一帧激光数据确定每个栅格的占用概率；
68.获取下一帧激光数据，并对所述下一帧激光数据进行刚体变换；
69.根据刚体变换后的下一帧激光数据更新每个栅格的占用概率；
70.返回执行获取下一帧激光数据，并对所述下一帧激光数据进行刚体变换的操作，直到获取到最后一帧激光数据，并根据刚体变换后的最后一帧激光数据更新每个栅格的占用概率，获得第一子地图。
71.可选的，第二子地图获取模块230，还用于：
72.对第一子地图的初始位姿信息进行修正；位姿信息包括位置坐标及姿态角度；
73.根据修正后的初始位姿信息及第一子地图的尺寸在全局定位地图中获取第二子
地图。
74.可选的，第二子地图获取模块230，还用于：
75.获取第一子地图的姿态角度和全局定位地图的姿态角度的偏差值；
76.根据偏差值对第一子地图的初始位姿信息中的姿态角度进行修正；
77.将第一子地图中各栅格的占用概率与所述全局定位地图中各栅格的占用概率进行匹配，获取全局定位地图中与第一子地图匹配度最高的子地图的位置坐标，确定为修正后的初始位姿信息中的位置坐标。
78.可选的，地图更新模块250，包括：
79.将修正后的第一子地图投影至所述全局定位地图，并将所述第二子地图更新为投影后的第一子地图。
80.可选的，差异度获取模块240，还用于：
81.获取第一子地图和第二子地图间占用概率不同的栅格数量所占的比例，确定为第一子地图与第二子地图间的差异度；
82.相应的，若差异度超过设定阈值，则将第二子地图更新为第一子地图，包括：
83.若比例超过设定阈值，则将第二子地图更新为第一子地图。
84.可选的，还包括：若差异度超过设定阈值，则向用户推送提醒信息；
85.接收用户输入的决定指令；若用户选择更新则根据所述决定指令将所述第二子地图更新为所述第一子地图；若用户选择不更新，则保留所述第二子地图。
86.上述装置可执行本发明前述所有实施例所提供的方法，具备执行上述方法相应的功能模块和有益效果。未在本实施例中详尽描述的技术细节，可参见本发明前述所有实施例所提供的方法。
87.实施例三
88.图3为本发明实施例三提供的一种计算机设备的结构示意图。图3示出了适于用来实现本发明实施方式的计算机设备312的框图。图3显示的计算机设备312仅仅是一个示例，不应对本发明实施例的功能和使用范围带来任何限制。设备312是典型的定位地图的更新功能的计算设备。
89.如图3所示，计算机设备312以通用计算设备的形式表现。计算机设备312的组件可以包括但不限于：一个或者多个处理器316，存储装置328，连接不同系统组件(包括存储装置328和处理器316)的总线318。
90.总线318表示几类总线结构中的一种或多种，包括存储器总线或者存储器控制器，外围总线，图形加速端口，处理器或者使用多种总线结构中的任意总线结构的局域总线。举例来说，这些体系结构包括但不限于工业标准体系结构(industry standard architecture，isa)总线，微通道体系结构(micro channel architecture，mca)总线，增强型isa总线、视频电子标准协会(video electronics standards association，vesa)局域总线以及外围组件互连(peripheral component interconnect，pci)总线。
91.计算机设备312典型地包括多种计算机系统可读介质。这些介质可以是任何能够被计算机设备312访问的可用介质，包括易失性和非易失性介质，可移动的和不可移动的介质。
92.存储装置328可以包括易失性存储器形式的计算机系统可读介质，例如随机存取
存储器(random access memory，ram)330和/或高速缓存存储器332。计算机设备312可以进一步包括其它可移动/不可移动的、易失性/非易失性计算机系统存储介质。仅作为举例，存储系统334可以用于读写不可移动的、非易失性磁介质(图3未显示，通常称为“硬盘驱动器”)。尽管图3中未示出，可以提供用于对可移动非易失性磁盘(例如“软盘”)读写的磁盘驱动器，以及对可移动非易失性光盘(例如只读光盘(compact disc-read only memory，cd-rom)、数字视盘(digital video disc-read only memory，dvd-rom)或者其它光介质)读写的光盘驱动器。在这些情况下，每个驱动器可以通过一个或者多个数据介质接口与总线318相连。存储装置328可以包括至少一个程序产品，该程序产品具有一组(例如至少一个)程序模块，这些程序模块被配置以执行本发明各实施例的功能。
93.具有一组(至少一个)程序模块326的程序336，可以存储在例如存储装置328中，这样的程序模块326包括但不限于操作系统、一个或者多个应用程序、其它程序模块以及程序数据，这些示例中的每一个或某种组合中可能包括网络环境的实现。程序模块326通常执行本发明所描述的实施例中的功能和/或方法。
94.计算机设备312也可以与一个或多个外部设备314(例如键盘、指向设备、摄像头、显示器324等)通信，还可与一个或者多个使得用户能与该计算机设备312交互的设备通信，和/或与使得该计算机设备312能与一个或多个其它计算设备进行通信的任何设备(例如网卡，调制解调器等等)通信。这种通信可以通过输入/输出(i/o)接口322进行。并且，计算机设备312还可以通过网络适配器320与一个或者多个网络(例如局域网(local area network，lan)，广域网wide area network，wan)和/或公共网络，例如因特网)通信。如图所示，网络适配器320通过总线318与计算机设备312的其它模块通信。应当明白，尽管图中未示出，可以结合计算机设备312使用其它硬件和/或软件模块，包括但不限于：微代码、设备驱动器、冗余处理单元、外部磁盘驱动阵列、磁盘阵列(redundant arrays of independent disks，raid)系统、磁带驱动器以及数据备份存储系统等。
95.处理器316通过运行存储在存储装置328中的程序，从而执行各种功能应用以及数据处理，例如实现本发明上述实施例所提供的定位地图的更新方法。
96.实施例四
97.本发明实施例四还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如本发明实施例所提供的定位地图的更新方法。
98.当然，本发明实施例所提供的一种计算机可读存储介质，其上存储的计算机程序不限于如上所述的方法操作，还可以执行本发明任意实施例所提供的定位地图的更新方法中的相关操作。
99.本发明实施例的计算机存储介质，可以采用一个或多个计算机可读的介质的任意组合。计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或者计算机可读存储介质。计算机可读存储介质例如可以是——但不限于——电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括：具有一个或多个导线的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机存取存储器(ram)、只读存储器(rom)、可擦式可编程只读存储器(eprom或闪存)、光纤、便携式紧凑磁盘只读存储器(cd-rom)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。在本文件中，计算机可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、装置或者器件
使用或者与其结合使用。
100.计算机可读的信号介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号，其中承载了计算机可读的程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式，包括但不限于电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。计算机可读的信号介质还可以是计算机可读存储介质以外的任何计算机可读介质，该计算机可读介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。
101.计算机可读介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输，包括——但不限于无线、电线、光缆、rf等等，或者上述的任意合适的组合。
102.可以以一种或多种程序设计语言或其组合来编写用于执行本发明操作的计算机程序代码，所述程序设计语言包括面向对象的程序设计语言—诸如java、smalltalk、c++，还包括常规的过程式程序设计语言—诸如“c”语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算机上执行、部分地在用户计算机上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算机上部分在远程计算机上执行、或者完全在远程计算机或服务器上执行。在涉及远程计算机的情形中，远程计算机可以通过任意种类的网络——包括局域网(lan)或广域网(wan)—连接到用户计算机，或者，可以连接到外部计算机(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。
103.注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。