CN110910313A - 基于维诺图的栅格地图拼接方法、装置及可读存储介质 - Google Patents

基于维诺图的栅格地图拼接方法、装置及可读存储介质 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于维诺图的栅格地图拼接方法，包括：根据当前的地图拼接需求获取需拼接的维诺图；计算所述维诺图的约束关系，并根据计算到的所述约束关系将所述维诺图拼接为栅格地图；输出拼接后的所述栅格地图。本发明还公开了一种基于维诺图的栅格地图拼接装置及可读存储介质。本发明通过生成维诺图，以预设的算法计算到的维诺图的约束关系确定维诺图的相对位置关系，以相对位置关系将维诺图拼接成栅格地图后输出，以实现自主的智能拼接栅格地图操作，提高了栅格地图的拼接效率。

Description

基于维诺图的栅格地图拼接方法、装置及可读存储介质
技术领域
本发明涉及移动机器人导航控制领域，尤其涉及一种基于维诺图的栅格地图拼接方法、装置及可读存储介质。
背景技术
智能的移动机器人在行进时，一般通过既定的轨道进行，而且在移动机器人行进时，一般都配备有对应的导航数据引导移动机器人的行动路线，使得移动机器人避开行进路线的障碍物。而现有的移动机器人的导航数据普遍使用栅格地图进行导航操作，现有的栅格地图生成操作需要人工参与地图拼接，在实际应用时，由于移动机器人工作环境的原因，工作环境的障碍物多且密集，需要不停更新栅格地图的信息，而现有的栅格地图拼接方式极大了影响了地图更新效率。
上述内容仅用于辅助理解本发明的技术方案，并不代表承认上述内容是现有技术。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种基于维诺图的栅格地图拼接方法、装置及可读存储介质，旨在解决现有栅格地图需要人工参与拼接，降低了栅格地图更新效率的技术问题。
为实现上述目的，本发明提供一种基于维诺图的栅格地图拼接方法，包括以下内容：
根据当前的地图拼接需求获取需拼接的维诺图；
计算所述维诺图的约束关系，并根据计算到的所述约束关系将所述维诺图拼接为栅格地图；
输出拼接后的所述栅格地图。
可选地，所述计算所述维诺图的约束关系，并根据计算到的所述约束关系将所述维诺图拼接为栅格地图的步骤，还包括：
读取所述约束关系，以读取结果确定可拼接的维诺图；
将已确定的所述维诺图拼接为栅格地图。
可选地，所述读取所述约束关系，以读取结果确定可拼接的维诺图的步骤，还包括：
根据所述约束关系确定各维诺图的相对位置关系，并以所述相对位置关系确定可拼接的维诺图。
可选地，所述根据当前的地图拼接需求获取需拼接的维诺图的步骤之前，还包括：
接收地图拼接需求，并确认所述地图拼接需求对应的导航地图；
计算所述导航地图的维诺图。
可选地，所述计算所述导航地图的维诺图的步骤，还包括：
确认所述导航地图的离散像素点，以所述离散像素点构建三角网链表；
以所述三角网链表的三角形相邻关系计算所述维诺图。
可选地，所述以所述三角网链表的三角形相邻关系计算所述维诺图的步骤，还包括：
根据所述三角网链表中各三角形的相邻边确定相邻的目标三角形；
连接所述目标三角形生成维诺边链表，并根据所述维诺边链表的维诺边生成所述维诺图。
可选地，所述连接所述目标三角形生成维诺边链表，并根据所述维诺边链表的维诺边生成所述维诺图的步骤，还包括：
计算所述目标三角形的外接圆心；
连接所述外接圆心以连接所述目标三角形。
可选地，以所述三角网链表的三角形相邻边关系计算所述维诺图的步骤，还包括：
在未能确定所述三角网链表中有相邻的目标三角形时，计算所述三角网链表中各三角形的中垂线射线；
以计算到的所述中垂线射线生成维诺边链表，并根据所述维诺边链表的维诺边生成所述维诺图。
此外，为实现上述目的，本发明还提供一种基于维诺图的栅格地图拼接装置，所述基于维诺图的栅格地图拼接装置包括：存储器、处理器以及存储在所述存储器上并可以在所述处理器上运行的基于维诺图的栅格地图拼接程序，所述基于维诺图的栅格地图拼接程序被处理器执行时实现如上所述的基于维诺图的栅格地图拼接方法的步骤。
本发明还提供一种可读存储介质，所述可读存储介质上存储有基于维诺图的栅格地图拼接程序，所述基于维诺图的栅格地图拼接程序被处理器执行时实现如上所述的基于维诺图的栅格地图拼接方法的步骤。
本发明提出的一种基于维诺图的栅格地图拼接方法，根据当前的地图拼接需求获取需拼接的维诺图；计算所述维诺图的约束关系，并根据计算到的所述约束关系将所述维诺图拼接为栅格地图；输出拼接后的所述栅格地图。本发明通过生成维诺图，以预设的算法计算到的维诺图的约束关系确定维诺图的相对位置关系，以相对位置关系将维诺图拼接成栅格地图后输出，以实现自主的智能拼接栅格地图操作，提高了栅格地图的拼接效率。
附图说明
图1是本发明实施例方案涉及的硬件运行环境的终端\装置结构示意图；
图2为本发明基于维诺图的栅格地图拼接方法第一实施例的流程示意图；
图3为本发明基于维诺图的栅格地图拼接方法第二实施例的流程示意图；
图4为栅格地图的拼接示意图。
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明实施例的主要解决方案是：根据当前的地图拼接需求获取需拼接的维诺图；计算所述维诺图的约束关系，并根据计算到的所述约束关系将所述维诺图拼接为栅格地图；输出拼接后的所述栅格地图。
由于现有的栅格地图生成操作需要人工参与地图拼接，在实际应用时，由于移动机器人工作环境的原因，工作环境的障碍物多且密集，需要不停更新栅格地图的信息，而现有的栅格地图拼接方式极大了影响了地图更新效率。
本发明提供一种解决方案，通过生成维诺图，以预设的算法计算到的维诺图的约束关系确定维诺图的相对位置关系，以相对位置关系将维诺图拼接成栅格地图后输出，以实现自主的智能拼接栅格地图操作，提高了栅格地图的拼接效率。
如图1所示，图1是本发明实施例方案涉及的硬件运行环境的终端\装置结构示意图。
本发明实施例终端可以是PC，也可以是智能手机、平板电脑、电子书阅读器，便携计算机等具备音视频播放功能的可移动式或不可移动式终端设备。
如图1所示，该终端可以包括：处理器1001，例如CPU，网络接口1004，用户接口1003，存储器1005，通信总线1002。其中，通信总线1002用于实现这些组件之间的连接通信。用户接口1003可以包括显示屏(Display)、输入单元比如键盘(Keyboard)，可选用户接口1003还可以包括标准的有线接口、无线接口。网络接口1004可选的可以包括标准的有线接口、无线接口(如WI-FI接口)。存储器1005可以是高速RAM存储器，也可以是稳定的存储器(non-volatile memory)，例如磁盘存储器。存储器1005可选的还可以是独立于前述处理器1001的存储装置。
本领域技术人员可以理解，图1中示出的终端结构并不构成对终端的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置。
如图1所示，作为一种计算机存储介质的存储器1005中可以包括操作系统、网络通信模块、用户接口模块以及基于维诺图的栅格地图拼接程序。
在图1所示的终端中，网络接口1004主要用于连接后台服务器，与后台服务器进行数据通信；用户接口1003主要用于连接客户端(用户端)，与客户端进行数据通信；而处理器1001可以用于调用存储器1005中存储的基于维诺图的栅格地图拼接程序，并执行以下操作：
根据当前的地图拼接需求获取需拼接的维诺图；
计算所述维诺图的约束关系，并根据计算到的所述约束关系将所述维诺图拼接为栅格地图；
输出拼接后的所述栅格地图。
进一步地，处理器1001可以调用存储器1005中存储的基于维诺图的栅格地图拼接程序，还执行以下操作：
读取所述约束关系，以读取结果确定可拼接的维诺图；
将已确定的所述维诺图拼接为栅格地图。
进一步地，处理器1001可以调用存储器1005中存储的基于维诺图的栅格地图拼接程序，还执行以下操作：
根据所述约束关系确定各维诺图的相对位置关系，并以所述相对位置关系确定可拼接的维诺图。
进一步地，处理器1001可以调用存储器1005中存储的基于维诺图的栅格地图拼接程序，还执行以下操作：
接收地图拼接需求，并确认所述地图拼接需求对应的导航地图；
计算所述导航地图的维诺图。
进一步地，处理器1001可以调用存储器1005中存储的基于维诺图的栅格地图拼接程序，还执行以下操作：
确认所述导航地图的离散像素点，以所述离散像素点构建三角网链表；
以所述三角网链表的三角形相邻关系计算所述维诺图。
进一步地，处理器1001可以调用存储器1005中存储的基于维诺图的栅格地图拼接程序，还执行以下操作：
根据所述三角网链表中各三角形的相邻边确定相邻的目标三角形；
连接所述目标三角形生成维诺边链表，并根据所述维诺边链表的维诺边生成所述维诺图。
进一步地，处理器1001可以调用存储器1005中存储的基于维诺图的栅格地图拼接程序，还执行以下操作：
计算所述目标三角形的外接圆心；
连接所述外接圆心以连接所述目标三角形。
进一步地，处理器1001可以调用存储器1005中存储的基于维诺图的栅格地图拼接程序，还执行以下操作：
在未能确定所述三角网链表中有相邻的目标三角形时，计算所述三角网链表中各三角形的中垂线射线；
以计算到的所述中垂线射线生成维诺边链表，并根据所述维诺边链表的维诺边生成所述维诺图。
参照图2，图2为本发明基于维诺图的栅格地图拼接方法第一实施例的流程示意图，所述基于维诺图的栅格地图拼接方法包括：
步骤S10，根据当前的地图拼接需求获取需拼接的维诺图；
基于当前的移动机器人的行进工作更新或创建当前工作环境的导航地图，如此，基于此种情况获取需拼接的维诺图。进一步的，所述维诺图为根据当前导航地图以预设格式生成的维诺图，且所述维诺图的生成可根据当前预设的维诺图计算公式生成，具备导航地图的环境特征。
步骤S20，计算所述维诺图的约束关系，并根据计算到的所述约束关系将所述维诺图拼接为栅格地图；
根据获取到的维诺图，以预设的算法计算所述维诺图的约束关系，所述算法为预设的维诺图约束关系计算方法，在实际应用中定义为最小二乘法，即以最小二乘法计算获取到的所述维诺图的约束关系，以根据计算到的所述约束关系将所述维诺图拼接为栅格地图。根据计算到的约束关系，所述约束关系包括两个维诺图之间的位置参数和角度偏差参数，即[x，y，theta]；在基于所述约束关系确定可拼接的维诺图时，可基于读取到的所述约束关系确定可拼接的维诺图，即所述计算所述维诺图的约束关系，并根据计算到的所述约束关系将所述维诺图拼接为栅格地图的步骤，还包括：
读取所述约束关系，以读取结果确定可拼接的维诺图；
将已确定的所述维诺图拼接为栅格地图。
根据计算到的约束关系，读取所述约束关系的内容，以读取到的所述约束关系确定可拼接的维诺图，由于所述约束关系中包含有位置参数以及角度偏差参数，因此在读取所述约束关系时，以所述约束关系中的位置参数确认所述维诺图的相对位置关系，继而根据所述相对位置关系确定可拼接的维诺图，即所述读取所述约束关系，以读取结果确定可拼接的维诺图的步骤，还包括：
根据所述约束关系确定各维诺图的相对位置关系，并以所述相对位置关系确定可拼接的维诺图。
以读取到的所述约束关系中的位置参数确认各维诺图的相对位置关系，进一步的，以所述约束关系中的角度偏差参数确定所述维诺图的角度偏向，继而确认可拼接的维诺图，由于所述维诺图为待拼接的子图，因此在将维诺图拼接为完整的导航地图时，其考虑到的条件包括维诺图的所处位置以及角度偏向，如此可基于约束关系实现，根据已确认的待拼接维诺图，将所述维诺图拼接为完成的栅格地图，实现地图拼接操作。其具体的维诺图拼接操作可如图4所示，图4为栅格地图的拼接示意图。
步骤S30，输出拼接后的所述栅格地图。
根据已确认的待拼接维诺图，将所述维诺图拼接为完整的栅格地图，输出完整的栅格地图实现导航地图的更新。其输出栅格地图时，可基于当前的移动机器人的导航地图存储位置作为输出方向进行输出操作，以实现所述移动机器人的导航地图数据更新。
本实施例中，通过生成维诺图，以预设的算法计算到的维诺图的约束关系确定维诺图的相对位置关系，以相对位置关系将维诺图拼接成栅格地图后输出，以实现自主的智能拼接栅格地图操作，提高了栅格地图的拼接效率。
参照图3，图3为本发明基于维诺图的栅格地图拼接方法第一实施例的流程示意图，所述根据当前的地图拼接需求获取需拼接的维诺图的步骤之前，还包括：
步骤S40，接收地图拼接需求，并确认所述地图拼接需求对应的导航地图；
步骤S50，计算所述导航地图的维诺图。
本实施例中，根据当前移动机器人的行进任务进行地图更新操作，如此，基于所述地图更新操作发起地图拼接需求发送至栅格地图拼接区域，以根据所述地图拼接需求进行地图拼接操作。在接收到地图拼接需求时，确认基于所述地图拼接需求的导航地图，所述导航地图为基于所述移动机器人的行进任务所在地图，如此，根据所述导航地图计算所述导航地图的维诺图。在基于所述导航地图生成维诺图时，以预设的维诺图计算格式进行生成，即所述计算所述导航地图的维诺图的步骤，还包括：
确认所述导航地图的离散像素点，以所述离散像素点构建三角网链表；
以所述三角网链表的三角形相邻关系计算所述维诺图。
根据已确认的导航地图，确认所述导航地图的离散像素点，所述离散像素点为基于当前抓取到的导航地图中所包含的像素内容，根据所述离散像素点构建三角网链表，所述三角网链表中的内容为基于所述离散像素点的所划分的多个三角形。由于所述三角形为多个，基于所述三角形的相邻边确认各三角形的相邻关系，以相邻三角形计算维诺图，即所述以所述三角网链表的三角形相邻关系计算所述维诺图的步骤，还包括：
根据所述三角网链表中各三角形的相邻边确定相邻的目标三角形；
连接所述目标三角形生成维诺边链表，并根据所述维诺边链表的维诺边生成所述维诺图。
根据已生成的三角网链表，确认所述三角网链表中各三角形的相邻边，如此，遍历所述三角网链表的三角形，以相邻边为基准找寻与当前三角形的相邻三角形，其所述相邻边定义为与当前三角形pTri三边共边相邻的目标三角形TriA，TriB和TriC，根据已确认的目标三角形，根据三角形特性，所述目标三角形包括四个，因此，根据已确认的目标三角形，计算所述目标三角形的外接圆心，即所述连接所述目标三角形生成维诺边链表，并根据所述维诺边链表的维诺边生成所述维诺图的步骤，还包括：
计算所述目标三角形的外接圆心；
连接所述外接圆心以连接所述目标三角形。
根据已确认的目标三角形，以现有的三角形圆心计算公式计算所述目标三角形的外接圆心，由于所述目标三角形为四个，其根据外接圆心连接所述目标三角形时，可基于所述连接关系形成三角形连接关系网，提取所述外接圆心的连接关系生成维诺边链表。
另外，在以所述三角网链表中的相邻三角形生成维诺边链表时，若未能找到相邻三角形，即所述三角网链表的三角形相邻边关系计算所述维诺图的步骤，还包括：
在未能确定所述三角网链表中有相邻的目标三角形时，计算所述三角网链表中各三角形的中垂线射线；
以计算到的所述中垂线射线生成维诺边链表，并根据所述维诺边链表的维诺边生成所述维诺图。
根据已生成的三角网链表，在以相邻边确认所述三角网链表中的相邻三角形时，若未能确认有相邻三角形，即没有共享三角形边的三角形时，计算所述三角网链表中各三角形的中垂线射线，所述中垂线射线的计算公式为现有的三角形中垂线射线计算方式，以计算到的中垂线射线登记生成维诺边链表，并基于所述维诺边链表生成所述维诺图。
如上所示，根据以生成的维诺边链表，读取所述维诺边链表中的维诺边，以读取到的所述维诺边描绘出所述维诺图。进一步的，所述维诺图为待拼接的维诺子图，将所述维诺子图拼接为栅格地图。
此外，本发明实施例还提出一种可读存储介质，所述可读存储介质上存储有基于维诺图的栅格地图拼接程序，所述基于维诺图的栅格地图拼接程序被处理器执行时实现如下操作：
根据当前的地图拼接需求获取需拼接的维诺图；
计算所述维诺图的约束关系，并根据计算到的所述约束关系将所述维诺图拼接为栅格地图；
输出拼接后的所述栅格地图。
进一步地，所述基于维诺图的栅格地图拼接程序被处理器执行时还实现如下操作：
读取所述约束关系，以读取结果确定可拼接的维诺图；
将已确定的所述维诺图拼接为栅格地图。
进一步地，所述基于维诺图的栅格地图拼接程序被处理器执行时还实现如下操作：
根据所述约束关系确定各维诺图的相对位置关系，并以所述相对位置关系确定可拼接的维诺图。
进一步地，所述基于维诺图的栅格地图拼接程序被处理器执行时还实现如下操作：
接收地图拼接需求，并确认所述地图拼接需求对应的导航地图；
计算所述导航地图的维诺图。
进一步地，所述基于维诺图的栅格地图拼接程序被处理器执行时还实现如下操作：
确认所述导航地图的离散像素点，以所述离散像素点构建三角网链表；
以所述三角网链表的三角形相邻关系计算所述维诺图。
进一步地，所述基于维诺图的栅格地图拼接程序被处理器执行时还实现如下操作：
根据所述三角网链表中各三角形的相邻边确定相邻的目标三角形；
连接所述目标三角形生成维诺边链表，并根据所述维诺边链表的维诺边生成所述维诺图。
进一步地，所述基于维诺图的栅格地图拼接程序被处理器执行时还实现如下操作：
计算所述目标三角形的外接圆心；
连接所述外接圆心以连接所述目标三角形。
进一步地，所述基于维诺图的栅格地图拼接程序被处理器执行时还实现如下操作：
在未能确定所述三角网链表中有相邻的目标三角形时，计算所述三角网链表中各三角形的中垂线射线；
以计算到的所述中垂线射线生成维诺边链表，并根据所述维诺边链表的维诺边生成所述维诺图。
需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、药品或者系统不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、药品或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、药品或者系统中还存在另外的相同要素。
上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在如上所述的一个存储介质(如ROM/RAM、磁碟、光盘)中，包括若干指令用以使得一台终端设备(可以是手机，计算机，服务器，空调器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。
以上仅为本发明的可选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种基于维诺图的栅格地图拼接方法，其特征在于，所述基于维诺图的栅格地图拼接方法包括以下步骤：
根据当前的地图拼接需求获取需拼接的维诺图；
计算所述维诺图的约束关系，并根据计算到的所述约束关系将所述维诺图拼接为栅格地图；
输出拼接后的所述栅格地图。
2.如权利要求1所述的基于维诺图的栅格地图拼接方法，其特征在于，所述计算所述维诺图的约束关系，并根据计算到的所述约束关系将所述维诺图拼接为栅格地图的步骤，还包括：
读取所述约束关系，以读取结果确定可拼接的维诺图；
将已确定的所述维诺图拼接为栅格地图。
3.如权利要求2所述的基于维诺图的栅格地图拼接方法，其特征在于，所述读取所述约束关系，以读取结果确定可拼接的维诺图的步骤，还包括：
根据所述约束关系确定各维诺图的相对位置关系，并以所述相对位置关系确定可拼接的维诺图。
4.如权利要求1所述的基于维诺图的栅格地图拼接方法，其特征在于，所述根据当前的地图拼接需求获取需拼接的维诺图的步骤之前，还包括：
接收地图拼接需求，并确认所述地图拼接需求对应的导航地图；
计算所述导航地图的维诺图。
5.如权利要求4所述的基于维诺图的栅格地图拼接方法，其特征在于，所述计算所述导航地图的维诺图的步骤，还包括：
确认所述导航地图的离散像素点，以所述离散像素点构建三角网链表；
以所述三角网链表的三角形相邻关系计算所述维诺图。
6.如权利要求5所述的基于维诺图的栅格地图拼接方法，其特征在于，所述以所述三角网链表的三角形相邻关系计算所述维诺图的步骤，还包括：
根据所述三角网链表中各三角形的相邻边确定相邻的目标三角形；
连接所述目标三角形生成维诺边链表，并根据所述维诺边链表的维诺边生成所述维诺图。
7.如权利要求6所述的基于维诺图的栅格地图拼接方法，其特征在于，所述连接所述目标三角形生成维诺边链表，并根据所述维诺边链表的维诺边生成所述维诺图的步骤，还包括：
计算所述目标三角形的外接圆心；
连接所述外接圆心以连接所述目标三角形。
8.如权利要求5所述的基于维诺图的栅格地图拼接方法，其特征在于，以所述三角网链表的三角形相邻边关系计算所述维诺图的步骤，还包括：
在未能确定所述三角网链表中有相邻的目标三角形时，计算所述三角网链表中各三角形的中垂线射线；
以计算到的所述中垂线射线生成维诺边链表，并根据所述维诺边链表的维诺边生成所述维诺图。
9.一种基于维诺图的栅格地图拼接装置，其特征在于，所述基于维诺图的栅格地图拼接装置包括：存储器、处理器以及存储在所述存储器上并可以在所述处理器上运行的基于维诺图的栅格地图拼接程序，所述基于维诺图的栅格地图拼接程序被处理器执行时实现如权利要求1至8任一项所述的基于维诺图的栅格地图拼接方法的步骤。
10.一种可读存储介质，其特征在于，所述可读存储介质上存储有基于维诺图的栅格地图拼接程序，所述基于维诺图的栅格地图拼接程序被处理器执行时实现如权利要求1至8任一项所述的基于维诺图的栅格地图拼接方法的步骤。
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Citations (7)

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