[发明专利]基于SLAM的室内建筑面积实时测量方法

说明书

本发明涉及一种基于SLAM的室内建筑面积实时测量方法。首先，利用激光雷达和SLAM技术得到二维地图；其次，利用卷积特征网络将SLAM构建的地图进行边缘提取，以得到环境去噪和更清晰地图的目的；然后，进行全局地图的二值化与像素统计；最后，采用对比面积测量法计算实际建筑面积。与现有技术相比，本发明充分利用了SLAM实时构图的特点与精确建图的优势，将其利用于室内建筑面积实时测量，操作性高、实用性强，并开创性地将激光SLAM和图像处理技术与工程应用结合起来，丰富了SLAM算法和图像处理的应用。

技术领域

本发明涉及SLAM地图构建技术领域，具体涉及一种利用SLAM技术进行的室内面积测量方法。

背景技术

在建筑施工、室内装修以及人们购房过程中需要测量房屋面积时，现有的室内环境测图手段非常有限。在室外，GPS是常用的测绘手段，大多地籍测量依靠GPS进行测量和制图，但在室内环境中GPS信号微弱，设备无法使用。全站仪也是常有的测绘设备，但它需要给定控制点，且携带不便，效率低。WiFi 信号也十分普及，申请号201721437251.1就提出了一种基于WI-FI的面积测量装置，但由于WiFi信号常不稳定，使室内面积测量误差大，也不宜采用。

现如今，计算室内建筑的面积通常仍然采用传统手动测绘的方式，绘制各房间的建筑面积边线，再分别统计各房间的面积。该技术采用人工的方式进行绘制，出错率高，建筑边线调整后须手动对面积边线进行修改，无法动态调整，也无法实时获得测量结果，效率较低。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，提供一种基于SLAM的室内建筑面积实时测量方法，操控简单、省工省力，能够实时、准确且快速地对房屋进行构图、测量，方便使用者及时地获取室内建筑精准的面积信息。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

一种基于SLAM的室内建筑面积实时测量方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤1：基于激光雷达的SLAM地图构建，依次获得多个子地图；

步骤2：获得子地图后利用卷积特征网络进行边缘提取，输出高质量边缘图；

步骤3：全局地图的二值化与像素统计，得到地图上实际占地面积；

步骤4：采用对比的面积测量法计算实际室内建筑面积；

所述对比的面积测量方法设置为：在SLAM地图构建前任意选择一个已知面积的物体作为标定物，所述标定物在二值化处理的室内建筑平面图中像素值为0，为灰色区域，通过计算局部像素值得到该标定物像素值，再采用标定物与目标的对比面积公式得到实际所测室内建筑面积。

进一步，步骤1中利用激光雷达为核心硬件结构进行非接触式距离测量，获取二维占用栅格地图。

进一步，步骤1中地图构建过程中，初始子地图建立之后，后续子地图的创建方法如下：

随着机器人的移动，通过和与前一时刻的子图关联，激光帧以最小误差方式将激光帧插入到子地图中；随着机器人移动，越来越多的激光帧加入地图之中，子地图规模也不断增加，当子地图特征数目到达一定阈值时，开始下一子图的创建。

进一步，步骤1中当满足子地图的终止条件时，会进行闭环检测：当一个新的激光帧加入到地图中时，如果该激光帧的估计位姿与地图中某个子图的某个激光帧的位姿比较接近的话，那么通过匹配就会找到该闭环；闭环检测后，整个系统的流程进入到SLAM的后端实现地图优化，进而实现全局地图的构建。

进一步，步骤2中利用卷积特征网络将SLAM构建的地图进行边缘轮廓提取得到边缘图，所述卷积特征网络构建过程如下：