CN110969578B - 一种局部栅格地图快速拼接方法、介质、终端和装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种局部栅格地图快速拼接方法、介质、终端和装置。方法包括以下步骤：提取具有重叠部分的两局部栅格地图；获取两局部栅格地图分别对应的二维矩阵；对所述二维矩阵分别进行傅里叶变换生成两幅度值矩阵；采用相位相关方法对两幅度值矩阵进行变换生成用于表示两局部栅格地图之间平移量和旋转量的脉冲函数，根据脉冲函数对应的坐标值获取两局部栅格地图的相对变换关系，然后对两局部栅格地图自动拼接。本发明利用图像处理领域的傅里叶变换以及相位相关算法可以计算得到两局部栅格地图之间的平移和旋转，具有运算速度快，易得到真实相对变换等特点，从而可以有效应用于机器人领域中栅格地图拼接过程，提高了局部栅格地图拼接效率。

Description

一种局部栅格地图快速拼接方法、介质、终端和装置

【技术领域】

本发明涉及导航定位领域，尤其涉及一种局部栅格地图快速拼接方法、介质、终端和装置。

【背景技术】

类似人类在地球上活动有其经度纬度坐标，机器人在其活动范围内也有其坐标。要确定其坐标，则需要该活动范围的某种地图。在室内自主移动机器人领域，该地图实际上是一种障碍物位置地图。在障碍物位置处，机器人不可通过；在非障碍物位置处，机器人可以通过。一旦配置了此地图，通过自主定位技术机器人可以比较精确地获取自身所在的位置坐标。另外，机器人在执行定点移动的任务时也是首先获取目的点坐标，然后根据起点和目的点坐标以及其间的障碍物信息规划移动路径。

因此地图是非常重要的。

通过激光扫描仪对环境进行探测得到点云信息，根据这些点云信息以及当前的扫描位置增量式地建立障碍物的位置信息，此为当前机器人领域中建图的方式。在实际场景中，固定障碍物是不变的，在机器人的移动过程中，其激光对同一障碍物可能会扫描多次。由此可以计算同一障碍物存在的概率，实际为同一障碍物被扫描到的频率。此概率和栅格化的障碍物地图即构成了机器人领域中所谓的栅格地图(也称为概率地图)。由于机器人移动过程中位置的累积误差的存在，当前位置下的点云信息不一定与已建好的地图完全重合。特别是在非常大的场景中，一次性增量式地在当前位置添加点云信息到地图上往往会出现偏差，并且随着场景的扩大，此偏差会导致所建立的地图不可用。因此在实际应用中，往往会进行局部建图，然后采用人工对齐的方式将这些局部地图进行拼接，然后在此拼接后的地图上进行导航与重定位。采用人工对齐方式只能大致将局部地图的轮廓进行重合拼接，不能给出精确的重合参数(包括平移和旋转)。并且，此方式严重依赖于技术人员的经验，不具有传承性，而在相似的局部环境中，又严重依赖于该局部地图所在的位置信息。

【发明内容】

本发明提供了一种局部栅格地图快速拼接方法、介质、终端和装置，解决了以上所述的技术问题。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种局部栅格地图快速拼接方法，包括以下步骤：

步骤1，提取具有重叠部分的第一局部栅格地图和第二局部栅格地图；

步骤2，获取所述第一局部栅格地图对应的第一二维矩阵和所述第二局部栅格地图对应的第二二维矩阵；

步骤3，对所述第一二维矩阵和所述第二二维矩阵分别进行傅里叶变换生成第一局部栅格地图对应的第一幅度值矩阵和第二局部栅格地图对应的第二幅度值矩阵；

步骤4，采用相位相关方法对所述第一幅度值矩阵和所述第二幅度值矩阵进行变换生成用于表示第一局部栅格地图和第二局部栅格地图之间平移量和旋转量的脉冲函数，根据脉冲函数对应的坐标值获取第一局部栅格地图和第二局部栅格地图的相对变换关系；

步骤5，根据所述相关变换关系自动拼接所述第一局部栅格地图和所述第二局部栅格地图。

在一个优选实施方式中，对所述第一二维矩阵和所述第二二维矩阵进行傅里叶变换生成第一局部栅格地图对应的第一幅度值矩阵和第二局部栅格地图对应的第二幅度值矩阵，具体为：

S301，对所述第一二维矩阵和所述第二二维矩阵分别进行傅里叶-梅林变换生成第一局部栅格地图对应的第一频谱矩阵和第二局部栅格地图对应的第二频谱矩阵；

S302，对所述第一频谱矩阵和所述第二频谱矩阵分别进行复数取模生成第一幅度值矩阵和第二幅度值矩阵；

S303，对所述第一幅度值矩阵和所述第二幅度值矩阵进行高通滤波。

在一个优选实施方式中，采用以下高通滤波函数对所述第一幅度值矩阵和所述第二幅度值矩阵进行高通滤波：

其中，H和X都表示一个二维矩阵，在图像领域中X(x,y)表示坐标(x,y)处的灰度值。

在一个优选实施方式中，采用相位相关方法对所述第一幅度值矩阵和所述第二幅度值矩阵进行变换生成用于表示第一局部栅格地图和第二局部栅格地图之间平移量和旋转量的脉冲函数，根据脉冲函数对应的坐标值获取第一局部栅格地图和第二局部栅格地图的相对变换关系，具体为：

S401，将所述第一幅度值矩阵和所述第二幅度值矩阵变换到极坐标系；

S402，对极坐标变换结果进行傅里叶变换后采用相位相关方法生成表示第一局部栅格地图和第二局部栅格地图之间旋转角度的第一脉冲函数，对所述第一脉冲函数求解生成所述第一局部栅格地图和所述第二局部栅格地图的角度旋转量；

S403，将第一脉冲函数的求解结果带入所述第一幅度值矩阵和所述第二幅度值矩阵中并再次利用相位相关方法生成表示第一局部栅格地图和第二局部栅格地图之间平移量的第二脉冲函数；

S404，对所述第二脉冲函数求解生成所述第一局部栅格地图和所述第二局部栅格地图的平移量。

本发明实施例的第二方面提供了一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，实现以上所述的局部栅格地图快速拼接方法。

本发明实施例的第三方面提供了一种局部栅格地图快速拼接终端，包括所述的计算机可读存储介质和处理器，所述处理器执行所述计算机可读存储介质上的计算机程序时实现以上所述局部栅格地图快速拼接方法的步骤。

本发明实施例的第四方面提供了一种局部栅格地图快速拼接装置，包括数据获取模块、矩阵提取模块、傅里叶变换模块、脉冲变换模块和拼接模块，

所述数据获取模块用于提取具有重叠部分的第一局部栅格地图和第二局部栅格地图；

所述矩阵提取模块用于所述第一局部栅格地图对应的第一二维矩阵和所述第二局部栅格地图对应的第二二维矩阵；

所述傅里叶变换模块用于对所述第一二维矩阵和所述第二二维矩阵分别进行傅里叶变换生成第一局部栅格地图对应的第一幅度值矩阵和第二局部栅格地图对应的第二幅度值矩阵；

所述脉冲变换模块用于采用相位相关方法对所述第一幅度值矩阵和所述第二幅度值矩阵进行变换生成用于表示第一局部栅格地图和第二局部栅格地图之间平移量和旋转量的脉冲函数，根据脉冲函数对应的坐标值获取第一局部栅格地图和第二局部栅格地图的相对变换关系；

所述拼接模块用于根据所述相关变换关系自动拼接所述第一局部栅格地图和所述第二局部栅格地图。

在一个优选实施方式中，所述傅里叶变换模块具体包括：

傅里叶变换单元，用于对所述第一二维矩阵和所述第二二维矩阵分别进行傅里叶-梅林变换生成第一局部栅格地图对应的第一频谱矩阵和第二局部栅格地图对应的第二频谱矩阵；

复数取模单元，用于对所述第一频谱矩阵和所述第二频谱矩阵分别进行复数取模生成第一幅度值矩阵和第二幅度值矩阵；

滤波单元，用于对所述第一幅度值矩阵和所述第二幅度值矩阵进行高通滤波。

在一个优选实施方式中，所述滤波单元具体用于采用以下高通滤波函数对所述第一幅度值矩阵和所述第二幅度值矩阵进行高通滤波：

其中，H和X都表示一个二维矩阵，在图像领域中X(x,y)表示坐标(x,y)处的灰度值。

在一个优选实施方式中，所述脉冲变换模块具体包括：

坐标变换单元，用于将所述第一幅度值矩阵和所述第二幅度值矩阵变换到极坐标系；

第一脉冲变换单元，用于对极坐标变换结果进行傅里叶变换后采用相位相关方法生成表示第一局部栅格地图和第二局部栅格地图之间旋转角度的第一脉冲函数，对所述第一脉冲函数求解生成所述第一局部栅格地图和所述第二局部栅格地图的角度旋转量；

第二脉冲变换单元，用于将第一脉冲函数的求解结果带入所述第一幅度值矩阵和所述第二幅度值矩阵中并再次利用相位相关方法生成表示第一局部栅格地图和第二局部栅格地图之间平移量的第二脉冲函数；

解算单元，对所述第二脉冲函数求解生成所述第一局部栅格地图和所述第二局部栅格地图的平移量。

本发明提供了一种局部栅格地图快速拼接方法、介质、终端和装置，对两幅局部栅格地图，利用图像处理领域中比较成熟的傅里叶变换和相位相关算法计算得到两幅栅格地图之间的相对平移和旋转，该算法不要求给定初始相对变换进行迭代式求解最优的相对变换，也不要求对两幅栅格地图进行对应点匹配，因此具有运算速度快，易得到真实的相对变换的特点，从而可以有效应用于机器人领域中栅格地图拼接过程，提高了局部栅格地图拼接效率，也降低了技术人员的工作量。

为使发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举本发明较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

【附图说明】

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1是实施例1提供的局部栅格地图快速拼接方法的流程示意图；

图2是实施例2提供的局部栅格地图快速拼接装置的结构示意图；

图3是实施例3提供的局部栅格地图快速拼接终端的结构示意图。

【具体实施方式】

为了使本发明的目的、技术方案和有益技术效果更加清晰明白，以下结合附图和具体实施方式，对本发明进行进一步详细说明。应当理解的是，本说明书中描述的具体实施方式仅仅是为了解释本发明，并不是为了限定本发明。

图1是本发明实施例1提供的一种局部栅格地图快速拼接方法的流程示意图，如图1所示，方法包括以下步骤：

步骤1，提取具有重叠部分的第一局部栅格地图和第二局部栅格地图；

步骤2，获取所述第一局部栅格地图对应的第一二维矩阵和所述第二局部栅格地图对应的第二二维矩阵；

步骤3，对所述第一二维矩阵和所述第二二维矩阵分别进行傅里叶变换生成第一局部栅格地图对应的第一幅度值矩阵和第二局部栅格地图对应的第二幅度值矩阵；

步骤4，采用相位相关方法对所述第一幅度值矩阵和所述第二幅度值矩阵进行变换生成用于表示第一局部栅格地图和第二局部栅格地图之间平移量和旋转量的脉冲函数，根据脉冲函数对应的坐标值获取第一局部栅格地图和第二局部栅格地图的相对变换关系；

步骤5，根据所述相关变换关系自动拼接所述第一局部栅格地图和所述第二局部栅格地图。

上述实施例将对两幅局部栅格地图，利用图像处理领域中比较成熟的傅里叶变换和相位相关算法计算得到两幅栅格地图之间的相对平移和旋转，该算法不要求给定初始相对变换进行迭代式求解最优的相对变换，也不要求对两幅栅格地图进行对应点匹配，因此具有运算速度快，易得到真实的相对变换的特点，从而可以有效应用于机器人领域中栅格地图拼接过程，提高了局部栅格地图拼接效率，也降低了技术人员的工作量。

以下对上述实施例的步骤进行详细说明。

S01，提取具有重叠部分的第一局部栅格地图和第二局部栅格地图。为保证获取的两幅局部栅格地图的有效性，应该设定建立局部栅格地图的窗口大小，在本实施例中可以将其设定为激光最大测距距离，然后在在输出局部栅格地图过程中，采取所述最大测距距离的一半作为窗口滑动距离，从而保证获取的两幅局部栅格地图具有一定的重叠部分。然后将两幅局部栅格地图保存为灰度图格式。

S02，获取所述第一局部栅格地图对应的第一二维矩阵I₁和所述第二局部栅格地图对应的第二二维矩阵I₂。本实施例中，所述第一二维矩阵I₁和第二二维矩阵I₂均为二值矩阵，即矩阵的元素要么是0要么是1，1表示障碍物，0表示空闲，这样的矩阵也称为稀疏矩阵，在应用傅里叶变换的时候，根据矩阵稀疏性的特点可以简化计算量，提高计算效率。栅格地图一般保存成图像格式，比如灰度图形式，采用现有技术的灰度图矩阵表示方法，即可以将栅格地图转换成数字矩阵的形式，在此不在进行详细说明。假设第一局部栅格地图与第二局部栅格地图之间存在的平移和旋转分别为(Δx,Δy)和Δθ，其中(Δx,Δy)表示相对平移量，Δθ表示相对角度量，第一二维矩阵I₁和第二二维矩阵I₂可建立如下等式：

I₁(x,y)＝I₂(xcosΔθ+ysinΔθ-Δx,-xsinΔθ+ycosΔθ-Δy).

S03，对上面式子两边进行傅里叶变换，得到：

F(u，v)＝e^{-2πi(uΔx+vΔy)}G(ucosΔθ+vsinΔθ,-usinΔθ+vcosΔθ)。

在上述以及后续傅里叶变换中，u和v仅仅表示位置的变量，i是虚数单位，F和G(以及后续的P,Q,M,N,S,T)分别为傅里叶变换之后的矩阵。上述矩阵进行傅里叶-梅林变换之后得到的也是一个矩阵，该矩阵是原栅格地图的频谱矩阵。频谱在每一个频率点的取值是一个复数，该复数由模和辐角唯一地确定，所以可将频谱分解为幅度谱(即复数的模关于频率的函数)和相位谱(即复数的辐角关于频率的函数)。

S04，计算上式两边的幅度谱，得到：

P(u,v)＝Q(ucosΔθ+vsinΔθ,-usinΔθ+vcosΔθ)

通过复数取模方式得到的两个幅度值矩阵是一样的，只是相差一个旋转关系。

S05，对上面得到的两个幅度谱矩阵进行高通滤波，以提高峰值并减少频谱混叠，高通滤波函数为：

此处的H和X都表示一个二维矩阵，在图像领域中X(x,y)表示坐标(x,y)处的灰度值。

S06，然后将变换u＝ρcosθ,v＝ρsinθ代入S04的公式可以将幅度谱转换到极坐标空间中，即：

M(ρ,θ)＝N(ρ,θ-Δθ).

通过对幅度值矩阵进行极坐标变换可以将两个幅度值矩阵的旋转关系转化为平移关系。

S07，对上面公式再进行傅里叶变换，得到：

S(s,t)＝e^-2πitΔθT(s,t),

根据复数域的基本理论可得：

因为T(x,y)经傅里叶变换之后得到的矩阵是一个复数矩阵，此处S^*(s,t)表示共轭矩阵。

S08，对上面式子应用相位相关算法，即对左右两边做逆傅里叶变换，可以得到一个脉冲函数，该函数在其他各处为0，只在平移的位置上不为0(脉冲位置即为两个局部栅格地图的相对旋转)，此时求得的平移量实际为两个局部栅格地图之间的相对角度值。

S09，将上面所得到的旋转量Δθ带入S03的公式，再次根据复数域的基本理论可以将其简化为如下公式：

S10，对上面公式再次应用相位相关算法从而得到第一局部栅格地图和第二局部栅格地图之间的相对平移量(Δx,Δy)。

S11，根据上述所得到的相对角度值和相对平移量变换当前的局部栅格地图，与之前的局部栅格地图叠放在一起即完成了拼接过程。

在求解相对平移和相对角度的时候，本实施例并没有要求给定初始相对变换，因此提高了计算速度和精度。优选实施例中，在利用相位相关算法即逆傅里叶变换得到脉冲函数的过程中，为使得方便得到脉冲函数的坐标，在傅里叶变换的过程中对结果进行中心化计算。

应理解，上述实施例中各步骤的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本发明实施例的实施过程构成任何限定。

本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，实现以上所述的局部栅格地图快速拼接方法。

图2是本发明实施例2提供的一种局部栅格地图快速拼接装置的结构示意图，如图2所示，包括数据获取模块100、矩阵提取模块200、傅里叶变换模块300、脉冲变换模块400和拼接模块500，

所述数据获取模块100用于提取具有重叠部分的第一局部栅格地图和第二局部栅格地图；

所述矩阵提取模块200用于所述第一局部栅格地图对应的第一二维矩阵和所述第二局部栅格地图对应的第二二维矩阵；

所述傅里叶变换模块300用于对所述第一二维矩阵和所述第二二维矩阵分别进行傅里叶变换生成第一局部栅格地图对应的第一幅度值矩阵和第二局部栅格地图对应的第二幅度值矩阵；

所述脉冲变换模块400用于采用相位相关方法对所述第一幅度值矩阵和所述第二幅度值矩阵进行变换生成用于表示第一局部栅格地图和第二局部栅格地图之间平移量和旋转量的脉冲函数，根据脉冲函数对应的坐标值获取第一局部栅格地图和第二局部栅格地图的相对变换关系；

所述拼接模块500用于根据所述相关变换关系自动拼接所述第一局部栅格地图和所述第二局部栅格地图。

在一个优选实施方式中，其特征在于，所述傅里叶变换模块300具体包括：

傅里叶变换单元301，用于对所述第一二维矩阵和所述第二二维矩阵分别进行傅里叶-梅林变换生成第一局部栅格地图对应的第一频谱矩阵和第二局部栅格地图对应的第二频谱矩阵；

复数取模单元302，用于对所述第一频谱矩阵和所述第二频谱矩阵分别进行复数取模生成第一幅度值矩阵和第二幅度值矩阵；

滤波单元303，用于对所述第一幅度值矩阵和所述第二幅度值矩阵进行高通滤波。

在一个优选实施方式中，所述滤波单元303具体用于采用以下高通滤波函数对所述第一幅度值矩阵和所述第二幅度值矩阵进行高通滤波：

其中，H和X都表示一个二维矩阵，在图像领域中X(x,y)表示坐标(x,y)处的灰度值。

在一个优选实施方式中，所述脉冲变换模块400具体包括：

坐标变换单元401，用于将所述第一幅度值矩阵和所述第二幅度值矩阵变换到极坐标系；

第一脉冲变换单元402，用于对极坐标变换结果进行傅里叶变换后采用相位相关方法生成表示第一局部栅格地图和第二局部栅格地图之间旋转角度的第一脉冲函数，对所述第一脉冲函数求解生成所述第一局部栅格地图和所述第二局部栅格地图的角度旋转量；

第二脉冲变换单元403，用于将第一脉冲函数的求解结果带入所述第一幅度值矩阵和所述第二幅度值矩阵中并再次利用相位相关方法生成表示第一局部栅格地图和第二局部栅格地图之间平移量的第二脉冲函数；

解算单元404，对所述第二脉冲函数求解生成所述第一局部栅格地图和所述第二局部栅格地图的平移量。

本发明实施例还提供了一种局部栅格地图快速拼接终端，包括所述的计算机可读存储介质和处理器，所述处理器执行所述计算机可读存储介质上的计算机程序时实现以上所述局部栅格地图快速拼接方法的步骤。图3是本发明实施例3提供的局部栅格地图快速拼接终端的结构示意图，如图3所示，该实施例的局部栅格地图快速拼接终端8包括：处理器80、可读存储介质81以及存储在所述可读存储介质81中并可在所述处理器80上运行的计算机程序82。所述处理器80执行所述计算机程序82时实现上述各个方法实施例中的步骤，例如图1所示的步骤1至步骤5。或者，所述处理器80执行所述计算机程序82时实现上述各装置实施例中各模块的功能，例如图2所示模块100至500的功能。

示例性的，所述计算机程序82可以被分割成一个或多个模块，所述一个或者多个模块被存储在所述可读存储介质81中，并由所述处理器80执行，以完成本发明。所述一个或多个模块可以是能够完成特定功能的一系列计算机程序指令段，该指令段用于描述所述计算机程序82在所述局部栅格地图快速拼接终端8中的执行过程。

所述局部栅格地图快速拼接终端8可包括，但不仅限于，处理器80、可读存储介质81。本领域技术人员可以理解，图3仅仅是局部栅格地图快速拼接终端8的示例，并不构成对局部栅格地图快速拼接终端8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，例如所述局部栅格地图快速拼接终端还可以包括电源管理模块、运算处理模块、输入输出设备、网络接入设备、总线等。

所称处理器80可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现成可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。

所述可读存储介质81可以是所述局部栅格地图快速拼接终端8的内部存储单元，例如局部栅格地图快速拼接终端8的硬盘或内存。所述可读存储介质81也可以是所述局部栅格地图快速拼接终端8的外部存储设备，例如所述局部栅格地图快速拼接终端8上配备的插接式硬盘，智能存储卡(Smart Media Card，SMC)，安全数字(Secure Digital，SD)卡，闪存卡(Flash Card)等。进一步地，所述可读存储介质81还可以既包括所述局部栅格地图快速拼接终端8的内部存储单元也包括外部存储设备。所述可读存储介质81用于存储所述计算机程序以及所述局部栅格地图快速拼接终端所需的其他程序和数据。所述可读存储介质81还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各功能单元、模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能单元、模块完成，即将所述装置的内部结构划分成不同的功能单元或模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。实施例中的各功能单元、模块可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中，上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。另外，各功能单元、模块的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本申请的保护范围。上述系统中单元、模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。

本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及方法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

在本发明所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的装置/终端设备和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置/终端设备实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块或单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通讯连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通讯连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

本发明并不仅仅限于说明书和实施方式中所描述，因此对于熟悉领域的人员而言可容易地实现另外的优点和修改，故在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念的精神和范围的情况下，本发明并不限于特定的细节、代表性的设备和这里示出与描述的图示示例。

Claims (10)

1.一种局部栅格地图快速拼接方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，提取具有重叠部分的第一局部栅格地图和第二局部栅格地图；

步骤2，获取所述第一局部栅格地图对应的第一二维矩阵和所述第二局部栅格地图对应的第二二维矩阵；

步骤3，对所述第一二维矩阵和所述第二二维矩阵分别进行傅里叶变换生成第一局部栅格地图对应的第一幅度值矩阵和第二局部栅格地图对应的第二幅度值矩阵；

步骤4，采用相位相关方法对所述第一幅度值矩阵和所述第二幅度值矩阵进行变换生成用于表示第一局部栅格地图和第二局部栅格地图之间平移量和旋转量的脉冲函数，根据脉冲函数对应的坐标值获取第一局部栅格地图和第二局部栅格地图的相对变换关系；

步骤5，根据所述相关变换关系自动拼接所述第一局部栅格地图和所述第二局部栅格地图。

2.根据权利要求1所述局部栅格地图快速拼接方法，其特征在于，对所述第一二维矩阵和所述第二二维矩阵进行傅里叶变换生成第一局部栅格地图对应的第一幅度值矩阵和第二局部栅格地图对应的第二幅度值矩阵，具体为：

S301，对所述第一二维矩阵和所述第二二维矩阵分别进行傅里叶-梅林变换生成第一局部栅格地图对应的第一频谱矩阵和第二局部栅格地图对应的第二频谱矩阵；

S302，对所述第一频谱矩阵和所述第二频谱矩阵分别进行复数取模生成第一幅度值矩阵和第二幅度值矩阵；

S303，对所述第一幅度值矩阵和所述第二幅度值矩阵进行高通滤波。

3.根据权利要求2所述局部栅格地图快速拼接方法，其特征在于，采用以下高通滤波函数对所述第一幅度值矩阵和所述第二幅度值矩阵进行高通滤波：

其中，H和X都表示一个二维矩阵，在图像领域中X(x,y)表示坐标(x,y)处的灰度值。

4.根据权利要求1-3任一所述局部栅格地图快速拼接方法，其特征在于，采用相位相关方法对所述第一幅度值矩阵和所述第二幅度值矩阵进行变换生成用于表示第一局部栅格地图和第二局部栅格地图之间平移量和旋转量的脉冲函数，根据脉冲函数对应的坐标值获取第一局部栅格地图和第二局部栅格地图的相对变换关系，具体为：

S401，将所述第一幅度值矩阵和所述第二幅度值矩阵变换到极坐标系；

S402，对极坐标变换结果进行傅里叶变换后采用相位相关方法生成表示第一局部栅格地图和第二局部栅格地图之间旋转角度的第一脉冲函数，对所述第一脉冲函数求解生成所述第一局部栅格地图和所述第二局部栅格地图的角度旋转量；

S403，将第一脉冲函数的求解结果带入所述第一幅度值矩阵和所述第二幅度值矩阵中并再次利用相位相关方法生成表示第一局部栅格地图和第二局部栅格地图之间平移量的第二脉冲函数；

S404，对所述第二脉冲函数求解生成所述第一局部栅格地图和所述第二局部栅格地图的平移量。

5.一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时，实现权利要求1-4任一项所述局部栅格地图快速拼接方法。

6.一种局部栅格地图快速拼接终端，其特征在于，包括权利要求5所述的计算机可读存储介质和处理器，所述处理器执行所述计算机可读存储介质上的计算机程序时实现如权利要求1-4任一项所述局部栅格地图快速拼接方法的步骤。

7.一种局部栅格地图快速拼接装置，其特征在于，包括数据获取模块、矩阵提取模块、傅里叶变换模块、脉冲变换模块和拼接模块，

所述数据获取模块用于提取具有重叠部分的第一局部栅格地图和第二局部栅格地图；

所述矩阵提取模块用于所述第一局部栅格地图对应的第一二维矩阵和所述第二局部栅格地图对应的第二二维矩阵；

所述傅里叶变换模块用于对所述第一二维矩阵和所述第二二维矩阵分别进行傅里叶变换生成第一局部栅格地图对应的第一幅度值矩阵和第二局部栅格地图对应的第二幅度值矩阵；

所述脉冲变换模块用于采用相位相关方法对所述第一幅度值矩阵和所述第二幅度值矩阵进行变换生成用于表示第一局部栅格地图和第二局部栅格地图之间平移量和旋转量的脉冲函数，根据脉冲函数对应的坐标值获取第一局部栅格地图和第二局部栅格地图的相对变换关系；

所述拼接模块用于根据所述相关变换关系自动拼接所述第一局部栅格地图和所述第二局部栅格地图。

8.根据权利要求7所述局部栅格地图快速拼接装置，其特征在于，所述傅里叶变换模块具体包括：

傅里叶变换单元，用于对所述第一二维矩阵和所述第二二维矩阵分别进行傅里叶-梅林变换生成第一局部栅格地图对应的第一频谱矩阵和第二局部栅格地图对应的第二频谱矩阵；

复数取模单元，用于对所述第一频谱矩阵和所述第二频谱矩阵分别进行复数取模生成第一幅度值矩阵和第二幅度值矩阵；

滤波单元，用于对所述第一幅度值矩阵和所述第二幅度值矩阵进行高通滤波。

9.根据权利要求8所述局部栅格地图快速拼接装置，其特征在于，所述滤波单元具体用于采用以下高通滤波函数对所述第一幅度值矩阵和所述第二幅度值矩阵进行高通滤波：

其中，H和X都表示一个二维矩阵，在图像领域中X(x,y)表示坐标(x,y)处的灰度值。

10.根据权利要求7-9任一所述局部栅格地图快速拼接装置，其特征在于，所述脉冲变换模块具体包括：

坐标变换单元，用于将所述第一幅度值矩阵和所述第二幅度值矩阵变换到极坐标系；

第一脉冲变换单元，用于对极坐标变换结果进行傅里叶变换后采用相位相关方法生成表示第一局部栅格地图和第二局部栅格地图之间旋转角度的第一脉冲函数，对所述第一脉冲函数求解生成所述第一局部栅格地图和所述第二局部栅格地图的角度旋转量；

第二脉冲变换单元，用于将第一脉冲函数的求解结果带入所述第一幅度值矩阵和所述第二幅度值矩阵中并再次利用相位相关方法生成表示第一局部栅格地图和第二局部栅格地图之间平移量的第二脉冲函数；

解算单元，对所述第二脉冲函数求解生成所述第一局部栅格地图和所述第二局部栅格地图的平移量。

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