CN111174788A - 一种室内二维建图方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本申请提供了一种室内二维建图方法和装置，应用于多线激光设备上，该方法包括：扫描室内环境信息获取对应的数据；过滤所述数据中高度范围在预设高度范围外的数据；针对过滤后的数据，确定每个角度上激光射线最短点云；将确定的点云投影到同一水平面上；使用投影所得数据进行二维建图。该方法能够在提高建图效率的基础上，建立了效果更好的二维图。

Description

一种室内二维建图方法和装置
技术领域
本发明涉及信息处理技术领域，特别涉及一种室内二维建图方法和装置。
背景技术
室内地图对于室内机器人定位和导航意义重大，现有利用激光扫描进行室内建图的开源框架中，制图(cartographer)开源框架主要是使用激光作为数据源，基于概率的方法建图，cartographer的室内二维图效果相对于其他开源框架更好。
现有的cartographer的室内二维图算法复杂度较高，对数据采集方式依赖性更大，难以正常进行室内建图。
发明内容
有鉴于此，本申请提供一种室内二维建图方法和装置，能够在提高建图效率的基础上，建立了效果更好的二维图。
为解决上述技术问题，本申请的技术方案是这样实现的：
一种室内二维建图方法，应用于多线激光设备上，该方法包括：
扫描室内环境信息获取对应的数据；
过滤所述数据中高度范围在预设高度范围外的数据；
针对过滤后的数据，确定每个角度上激光射线最短点云；
将确定的点云投影到同一水平面上；
使用投影所得数据进行二维建图。
一种室内二维建图装置，应用于多线激光设备上，该装置包括：
扫描单元，用于扫描室内环境信息获取对应的数据；
过滤单元，用于过滤所述扫描单元获取的数据中高度范围在预设高度范围外的数据；
所述确定单元，用于针对所述过滤单元过滤后的数据，确定每个角度上激光射线最短点云；
所述投影单元，用于将所述确定单元确定的点云投影到同一水平面上；
所述二维建图单元，用于使用所述投影单元投影所得数据进行二维建图。
一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现所述室内二维建图方法的步骤。
一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现所述室内二维建图方法的步骤。
由上面的技术方案可知，本申请中通过多线激光设备扫描室内环境数据，截取预设高度范围内激光数据，计算该范围内每一角度上激光射线长度最短的点云作为投影对象，将这些点集投影到与竖直方向相垂直的平面上，投影在平面上的点集合进行二维建图。该方案在提高建图效率的基础上，建立了效果更好的二维图。
附图说明
图1为本申请实施例中室内二维建图流程示意图；
图2为现有实现中建立的二维图的效果示意图；
图3为本申请实施例中建立的二维图的效果示意图；
图4为本申请实施例中应用于上述技术的装置结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合附图并举实施例，对本发明的技术方案进行详细说明。
本申请实施例提供一种室内二维建图方法，应用于多线激光设备上，通过多线激光设备扫描室内环境数据，截取预设高度范围内激光数据，计算该范围内每一角度上激光射线长度最短的点云作为投影对象，将这些点集投影到与竖直方向相垂直的平面上，投影在平面上的点集合进行二维建图。该方案在提高建图效率的基础上，建立了效果更好的二维图。
本申请实施例中的多线激光设备可以为多线激光雷达等。
下面结合附图，详细说明本申请实施例中室内二维建图过程。
参见图1，图1为本申请实施例中室内二维建图流程示意图。具体步骤为：
步骤101，多线激光设备扫描室内环境信息获取对应的数据。
多线激光设备针对要建立二维图像的室内环境中的各物体进行扫描，即扫描室内环境信息，所述室内环境对应的数据可以以点云的形式存储。
这里的扫描过程基于多激光设备的工作原理实现即可。
步骤102，该多线激光设备过滤所述数据中高度范围在预设高度范围外的数据。
本步骤中的预设高度范围根据激光设备扫描数据时的高度H设置为[H-H1，H+H2]；
其中，H1和H2大于0，且小于H。
也就是说以多激光扫描设备为中心点，向上和向下分别取一定高度，组成需要获取数据的高度范围，向上和向下所取的高度H1和H2可以相同也可以不同。
H、H1和H2的具体值根据实际应用进行设置。
在室内环境中可能存在透明玻璃，且透明玻璃不具有不透明框架或存在不透明材质；或者虽然具有不透明框架或不透明材质，但是在本申请实施例中截取的高度范围内，该透明玻璃不具有不透明框架或存在不透明材质；此时，需要为所述透明玻璃贴贴有不透明物体，且所述不透明物体的位置的高度在所述预设高度范围内。
这样的处理实现即可在截取的预设高度范围内的扫描数据中不存在完全透明的玻璃。
步骤103，该多线激光设备针对过滤后的数据，确定每个角度上激光射线最短点云。
本步骤中每个角度的大小相同，每个角度的大小根据所述多激光设备的精度确定。
即角度大小是根据360度按照对应的份数等分确定，至于等分多少份，即每个角度大小根据设备的精度确定，如1度，0.5度等。
多线激光设备扫描的时候是按照360度全方位扫描的，这里的角度是以多线激光设备为原点来确定；每个角度上的激光射线对应的点云有长有端，针对同一角度上有遮挡物的位置扫描到的点云会比较短，无遮挡物的点云会比较长，本申请实施例中利用这一原理，获取每个角度少激光射线最短的点云，大大减少了建图的数据，进而提高建图相率。
步骤104，该多线激光设备将确定的点云投影到同一水平面上。
这里的水平面为与竖直方向垂直的水平面，进而获得了一个二维数据点集。
步骤105，该多线激光设备使用投影所得数据进行二维建图。
本步骤具体实现时，将投影所得数据输入cartographer框架，进行二维建图。
本申请实施例中输入cartographer框架的数据远远小于现有实现输入cartographer框架的数据，并且本申请实施例中输入的cartographer框架的数据是经过合理过滤的数据(预设高度范围内、最短点云)，也就是说使用的是最需要的数据，将不重要数据过滤掉。
参见图2，图2为现有实现中建立的二维图的效果示意图。
参见图3，图3为本申请实施例中建立的二维图的效果示意图。
图2和图3为对同一办公环境进行扫描建图的示意图。由图2和图3所示的图像可以看出图3中的细节部分更少一下，但是一些重要位置能够更贴近实际的使用。
本申请实施例中在进行扫描前需确定要扫描的预设高度范围中是否存在全透明玻璃，如果存在，需要贴上不透明物体。
图2中使用方框框出的部分是针对办公区玻璃的建图，以点状显示；而图3中使用方框框出的部分是针对办公区玻璃的建图，以线状显示。这样本申请的二维建图用于定位和导航的时候，就能精准的避开玻璃区域，而现有实现的方案则不可。
基于同样的发明构思，本申请实施例中还提出一种室内二维建图装置，应用于多线激光设备上。参见图4，图4为本申请实施例中应用于上述技术的装置结构示意图。该装置包括：
扫描单元401，用于扫描室内环境信息获取对应的数据；
过滤单元402，用于过滤扫描单元401获取的数据中高度范围在预设高度范围外的数据；
确定单元403，用于针对过滤单元402过滤后的数据，确定每个角度上激光射线最短点云；
投影单元404，用于将确定单元403确定的点云投影到同一水平面上；
二维建图单元405，用于使用投影单元404投影所得数据进行二维建图。
较佳地，
所述预设高度范围根据激光设备扫描数据时的高度H设置为[H-H1，H+H2]；
其中，H1和H2大于0，且小于H。
较佳地，
每个角度的大小相同，每个角度的大小根据所述多激光设备的精度确定。
较佳地，
所述预设高度范围内的全透明玻璃被贴有不透明物体。
较佳地，
二维建图单元405，具体用于使用投影所得数据进行二维建图时，将投影所得数据输入cartographer框架，进行二维建图。
上述实施例的单元可以集成于一体，也可以分离部署；可以合并为一个单元，也可以进一步拆分成多个子单元。
本申请实施例中还提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如上述室内二维建图的方法步骤。
另外，一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如上述室内二维建图的方法步骤。
综上所述，本申请通过多线激光设备扫描室内环境数据，截取预设高度范围内激光数据，计算该范围内每一角度上激光射线长度最短的点云作为投影对象，将这些点集投影到与竖直方向相垂直的平面上，投影在平面上的点集合进行二维建图。该方案在提高建图效率的基础上，建立了效果更好的二维图。
本申请中提供一种室内二维建图识别透明玻璃问题的方法，由于多线激光雷达具有扫描范围较大的特点，本发明建图所采用的数据来源于多线激光雷达。如果本发明所要建图的室内空间存在透明玻璃，并且透明玻璃具有不透明框架或存在不透明材质，直接采用激光雷达扫描；如果本发明所要建图的室内空间存在透明玻璃，并且透明玻璃不具有不透明框架，在透明玻璃上贴付不透明物体(胶带、纸张等)。根据实际建图需要设置一定建图高度范围，在激光雷达的扫描数据中截取高度范围内所有数据，计算得到每一个角度上激光射线长度最短的点云，将所有最短的点云集合投影得到与竖直方向相垂直的水平面上激光数据点的集合，以该点集合作为cartographer框架的输入数据进行建图，将距离激光雷达最近的透明玻璃数据在室内二维建图中体现，其余透明玻璃以此类推输入室内二维建图数据。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。

Claims (12)

1.一种室内二维建图方法，应用于多线激光设备上，其特征在于，该方法包括：
扫描室内环境信息获取对应的数据；
过滤所述数据中高度范围在预设高度范围外的数据；
针对过滤后的数据，确定每个角度上激光射线最短点云；
将确定的点云投影到同一水平面上；
使用投影所得数据进行二维建图。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
所述预设高度范围根据激光设备扫描数据时的高度H设置为[H-H1，H+H2]；
其中，H1和H2大于0，且小于H。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
每个角度的大小相同，每个角度的大小根据所述多激光设备的精度确定。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
所述预设高度范围内的全透明玻璃被贴有不透明物体。
5.根据权利要求1-4任一项所述的方法，其特征在于，所述使用投影所得数据进行二维建图，包括：
将投影所得数据输入制图cartographer框架，进行二维建图。
6.一种室内二维建图装置，应用于多线激光设备上，其特征在于，该装置包括：
扫描单元，用于扫描室内环境信息获取对应的数据；
过滤单元，用于过滤所述扫描单元获取的数据中高度范围在预设高度范围外的数据；
确定单元，用于针对所述过滤单元过滤后的数据，确定每个角度上激光射线最短点云；
投影单元，用于将所述确定单元确定的点云投影到同一水平面上；
二维建图单元，用于使用所述投影单元投影所得数据进行二维建图。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，
所述预设高度范围根据激光设备扫描数据时的高度H设置为[H-H1，H+H2]；
其中，H1和H2大于0，且小于H。
8.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，
每个角度的大小相同，每个角度的大小根据所述多激光设备的精度确定。
9.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，
所述预设高度范围内的全透明玻璃被贴有不透明物体。
10.根据权利要求6-9任一项所述的装置，其特征在于，
所述二维建图单元，具体用于使用投影所得数据进行二维建图时，将投影所得数据输入制图cartographer框架，进行二维建图。
11.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1-5任一项所述的方法。
12.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现权利要求1-5任一项所述的方法。
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