[发明专利]一种面向二维栅格地图的SLAM建图结果评价方法

说明书

本发明涉及一种面向二维栅格地图的SLAM建图结果评价方法，包括将建图结果统一成二维栅格地图的格式，根据建图真实环境绘制实际地图，将实际地图与生成地图进行图像配准，实现二者的主要特征部分的对齐，计算评价指标，包括栅格占用比差值、轮廓周长差值、最近邻平均距离、均方误差、角均方误差，根据评价指标的计算对SLAM建图结果计算偏差评分。通过计算对比本发明提出的以上评价指标，可以全面地对SLAM建图得到的二维栅格地图进行质量评估，并得到能够直观表示建图效果的量化评分，提出的评价标准利于对建图方法进行性能评估，对SLAM建图的相关研究工作提供了帮助。

技术领域

本发明涉及人工智能技术领域，特别是涉及一种面向二维栅格地图的SLAM建图结果评价方法。

背景技术

对于AGV(Automated Guided Vehicle，简称AGV)等移动机器人在未知环境中实现智能化自主导航，首先需要使用自身搭载的传感器数据距离、图像等环境信息，对自身位姿进行估计，同时创建环境地图，对自身位姿和周围环境的感知是移动机器人定位导航系统必备的能力。除此之外，为完成后续任务还要能实现根据任务目标基于生成的地图进行路径规划自动搜索到达目的地的最佳路线。由此，生成准确的SLAM建图结果是移动机器人对环境正确认知以及后续工作顺利进行至关重要的一步。

SLAM(simultaneous localization and mapping)，即时定位与地图构建，或并发建图与定位，SLAM技术近年来一直是移动机器人领域重要的研究课题，在室内场景SLAM方面，相关研究者提出了多种可用于室内的SLAM算法，常用的室内激光SLAM的经典算法有Gmapping，Cartographer等，视觉SLAM算法有ORB-SLAM，SVO-SLAM等。然而在具体使用过程中，对于同一建图环境，无论是考虑一种SLAM算法中的参数选取是否合适还是评判不同种算法得到建图结果的优劣仅仅依靠直观的感受和观察是不够的，往往需要更精确的方法对建图结果评价。

机器人的地图表示方法有多种，如拓扑地图、特征地图、栅格地图等，其中对于移动机器人平面运动，二维占据栅格地图(栅格地图)应用广泛，方便用于路径规划、实时避障等机器人的导航规划中。而目前尚且缺少一套较为完整的面向二维栅格地图的SLAM建图结果评价方法，能针对建图结果中的墙壁是否弯曲，有无重叠及位置偏移等要素，综合、全面地建立量化评价指标，进而对SLAM建图效果进行全面、准确的衡量。

发明内容

本发明的目的是提供一种面向二维栅格地图的SLAM建图结果评价方法。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种面向二维栅格地图的SLAM建图结果评价方法，包括：

S1、对于同一环境运行不同的SLAM建图算法或对于一种建图算法选用不同参数可得到不同的建图结果，将其统一成二维栅格地图的格式，

S2、根据建图真实环境绘制实际地图，作为评价建图结果的真值和计算参考，

S3、将实际地图与生成地图进行图像配准，实现二者的主要特征部分的对齐，

S4、计算评价指标，其包括：

栅格占用比差值：实际地图与生成地图占用空间像素比例的差值；

轮廓周长差值：实际地图与生成地图轮廓长度总和的差值；

最近邻平均距离：实际地图中每个占用栅格到生成地图中最近占用栅格的平均距离；

均方误差：实际地图与生成地图对应像素值差值的均方差；

角均方误差：实际地图与生成地图的角的位置的偏差，

S5、根据评价指标的计算对SLAM建图结果计算偏差评分。

优选地，对建图结果进行预处理，包括：