[发明专利]一种基于启发式的多机器人SLAM地图融合的方法

说明书

本发明是一种基于启发式的多机器人SLAM地图融合的方法。本发明涉及图像融合技术领域，本发明采集各个机器人的周围环境信息，根据环境信息构建局部地图；根据构建的局部地图融，通过平面变换变化合成全局地图；并确定融合效果；根据合成后的全局地图，确定融合效果；对融合后的全局地图中未对齐的部分，进行优化得到优化后的全局地图；判断优化后的全局的地图的对齐部分占比，判断优化方法的性能。本发明可用于机器人的地图构建，特别适用于复杂环境下多机器人地图构建并融合。

技术领域

本发明涉及图像融合技术领域，是一种基于启发式的多机器人SLAM地图融合的方法。

背景技术

同时定位和地图构建(SLAM)技术是目前移动机器人领域的研究热点，对未知环境进行地图构建是其基本能力之一，它能够利用传感器感知周围环境，并对机器人的位置进行估算以及地图构建。相较于单机器人SLAM，多机器人SLAM需要考虑地图融合的问题，通过一种有效的地图融合方法，可以得到准确的全局地图，从而提供机器人的地图构建效率。多机器人SLAM算法因机器人之间协同完成任务，更加高效、准确和鲁棒性，因此多机器人SLAM逐渐成为研究的热点。

发明内容

本发明为了解决多机器人SLAM中地图融合效果的问题，本发明提供了一种基于启发式的多机器人SLAM地图融合的方法，本发明提供了以下技术方案：

一种基于启发式的多机器人SLAM地图融合的方法，包括以下步骤：

步骤1：采集各个机器人的周围环境信息，根据环境信息构建局部地图；

步骤2：根据构建的局部地图融，通过平面变换变化合成全局地图；并确定融合效果；

步骤3：根据合成后的全局地图，确定融合效果；

步骤4：对融合后的全局地图中未对齐的部分，进行优化得到优化后的全局地图；

步骤5：判断优化后的全局的地图的对齐部分占比，判断优化方法的性能。

优选地，所述步骤1具体为：通过两个移动机器人在实验室的场地中运动，并搭载激光雷达用于感知周围环境信息，并将收集到的信息数据上传至各个机器人的主控中心进行处理；

通过移动机器人主控中心安装的机器人操作系统ROS，对采集到的环境信息进行处理，移动机器人利用激光雷达的激光扫描周围环境，通过激光发出的粒子扫描周围障碍物生成运动学模型A，从而得到相对位姿，并结合传感器模型S获得观测数据，生成局部的栅格地图M，利用粒子滤波算法中的RBPF构建两张局部地图m₁,m₂。

优选地，所述步骤2具体为：

步骤2.1：将局部地图进行离散化处理后得到P×Q的矩阵，确定局部地图之间的重叠区域O(m₁,m₂)，通过下式表示重叠区域O(m₁,m₂)：

其中，m_r[p,q]为为离散化点；

步骤2.2：通过一个平面变换T_(x,y,θ)，T_(x,y,θ)包括平移和旋转两种变换，将地图m₂经过平面变换后得到T_x,y,θ(m₂)，利用旋转和平移平面变换T_(x,y,θ)，将局部地图进行融合得到全局地图。

优选地，所述步骤3具体为：计算融合后局部地图对齐部分占重叠区域部分的占比，并根据统计结果分析一般融合方法下的融合性能；通过判断融合后的全局地图对齐部分的面积占比大小观察地图融合效果。

优选地，所述步骤4具体为：