一种语义地图构建方法、装置及一种机器人制造方法及图纸

本发明专利技术实施例公开了一种语义地图构建方法，用于解决对机器人下指令时，需要告知机器人目的地的具体坐标的问题。本发明专利技术实施例方法包括：采集目标环境的三维空间图像；根据所述三维空间图像构建目标环境在平面顶视图上的二维平面地图；对所述三维空间图像进行分析处理，确定所述三维空间图像中的各个固定环境目标；根据所述二维平面地图的形状特征和所述各个固定环境目标按照预设节点规则获取目标环境中的特征标志点，并确定特征标志点的语义信息；以特征标志点作为拓扑节点构建拓扑节点地图；输出目标环境的语义地图，所述语义地图包括在同一坐标系下的所述二维平面地图和所述拓扑节点地图。本发明专利技术实施例还提供一种语义地图构建装置及一种机器人。

Method and device for constructing semantic map and robot

The embodiment of the invention discloses a method for constructing a semantic map, which is used to solve the problem that the specific coordinates of a robot destination need to be informed when an instruction is sent to a robot. The method of the embodiment comprises a three-dimensional image acquisition target environment; according to the two-dimensional map of the three-dimensional image constructing target environment in the plane on the top; the three-dimensional spatial image analysis and processing, to determine the fixed target environment the three-dimensional space in the image; according to the shape features of the two-dimensional plane the map and the fixed target environment according to the preset node rule acquisition characteristics of the target environment in point and determine the characteristics of semantic information points; to mark points as topological nodes to build topological node map; semantic map output target environment, the semantic map includes the two-dimensional map in the same coordinates and the node topology map. The embodiment of the invention also provides a semantic map building device and a robot.

【技术实现步骤摘要】
一种语义地图构建方法、装置及一种机器人
本专利技术涉及机器人定位导航领域，尤其涉及一种语义地图构建方法、装置及一种机器人。
技术介绍
现有的机器人导航地图主要以网格地图为主，网格地图只对机器人的运动行为产生约束，使得用户对其的理解及使用只能限于地图中两个坐标点之间的导航和路径规划。在对机器人下指令时，用户无法像与人沟通一样将目的地告知机器人，而需要告知机器人目的地在网格地图的哪个坐标上，机器人才能理解并执行用户的指令进行导航，使得用户与机器人之间的沟通效率低下。
技术实现思路
本专利技术实施例提供了一种语义地图构建方法、装置及一种机器人，能够提升用户与机器人之间的沟通效率。本专利技术实施例提供的一种语义地图构建方法，包括：采集目标环境的三维空间图像；根据所述三维空间图像构建所述目标环境在平面顶视图上的二维平面地图；对所述三维空间图像进行分析处理，确定所述三维空间图像中的各个固定环境目标；根据所述二维平面地图的形状特征和所述各个固定环境目标按照预设节点规则获取所述目标环境中的特征标志点，并确定所述特征标志点的语义信息；以所述特征标志点作为拓扑节点构建拓扑节点地图；输出所述目标环境的语义地图，所述语义地图包括在同一坐标系下的所述二维平面地图和所述拓扑节点地图。可选地，所述语义地图还包括在所述同一坐标系下的区域语义地图；在对所述三维空间图像进行分析处理，确定所述三维空间图像中的各个固定环境目标之后，还包括：根据所述各个固定环境目标和所述三维空间图像确定所述目标环境中各个区域的语义信息；根据所述各个区域的语义信息构建所述目标环境的所述区域语义地图。可选地，根据所述各个固定环境目标和所述三维空间图像确定所述目标环境中各个区域的语义信息具体包括：根据所述二维平面地图的形状特征将所述目标环境划分为各个区域；将所述各个区域中的所述固定环境目标和三维空间图像投入预先训练好的区域语义分类器，得到所述区域语义分类器输出的与所述各个区域对应的语义信息。可选地，对所述三维空间图像进行分析处理，确定所述三维空间图像中的各个固定环境目标包括：对所述三维空间图像进行平面检测，得到所述三维空间图像中各个平面的轮廓特征；抽取所述三维空间图像中的各个整体面块；根据所述三维空间图像中所述各个整体面块之间的空间点信息确定所述各个整体面块之间的几何关系；根据所述各个整体面块以及所述各个整体面块的几何关系确定所述三维空间图像中的各个建筑物结构；确定与所述各个建筑物结构对应的各个固定环境目标。可选地，在采集目标环境的三维空间图像之前，还包括：确定待构建语义地图的目标环境；所述确定待构建语义地图的目标环境包括：获取机器人当前所处位置的地图信息；若所述地图信息不在已构建的语义地图中，则将所述当前所处位置的环境确定为待构建语义地图的目标环境；或获取输入的构建指令；将所述构建指令指示位置的环境确定为待构建语义地图的目标环境。本专利技术实施例提供的一种语义地图构建装置，包括：图像采集模块，用于采集目标环境的三维空间图像；二维平面地图构建模块，用于根据所述三维空间图像构建所述目标环境在平面顶视图上的二维平面地图；固定环境目标确定模块，用于对所述三维空间图像进行分析处理，确定所述三维空间图像中的各个固定环境目标；特征标志点获取模块，用于根据所述二维平面地图的形状特征和所述各个固定环境目标按照预设节点规则获取所述目标环境中的特征标志点，并确定所述特征标志点的语义信息；拓扑节点地图构建模块，用于以所述特征标志点作为拓扑节点构建拓扑节点地图；语义地图输出模块，用于输出所述目标环境的语义地图，所述语义地图包括在同一坐标系下的所述二维平面地图和所述拓扑节点地图。可选地，所述语义地图还包括在所述同一坐标系下的区域语义地图；所述语义地图构建装置还包括：区域语义信息确定模块，用于根据所述各个固定环境目标和所述三维空间图像确定所述目标环境中各个区域的语义信息；区域语义地图构建模块，用于根据所述各个区域的语义信息构建所述目标环境的所述区域语义地图。可选地，所述区域语义信息确定模块具体包括：区域划分单元，用于根据所述二维平面地图的形状特征将所述目标环境划分为各个区域；区域分类单元，用于将所述各个区域中的所述固定环境目标和三维空间图像投入预先训练好的区域语义分类器，得到所述区域语义分类器输出的与所述各个区域对应的语义信息。可选地，所述固定环境目标确定模块包括：平面检测单元，用于对所述三维空间图像进行平面检测，得到所述三维空间图像中各个平面的轮廓特征；平面抽取单元，用于抽取所述三维空间图像中的各个整体面块；平面几何关系确定单元，用于根据所述三维空间图像中所述各个整体面块之间的空间点信息确定所述各个整体面块之间的几何关系；建筑物结构确定单元，用于根据所述各个整体面块以及所述各个整体面块的几何关系确定所述三维空间图像中的各个建筑物结构；固定环境目标确定单元，用于确定与所述各个建筑物结构对应的各个固定环境目标。本专利技术实施例提供的一种机器人，包括上述的语义地图构建装置。从以上技术方案可以看出，本专利技术实施例具有以下优点：本专利技术实施例中，首先，采集目标环境的三维空间图像；然后，根据所述三维空间图像构建所述目标环境在平面顶视图上的二维平面地图；对所述三维空间图像进行分析处理，确定所述三维空间图像中的各个固定环境目标；接着，根据所述二维平面地图的形状特征和所述各个固定环境目标按照预设节点规则获取所述目标环境中的特征标志点，并确定所述特征标志点的语义信息；以所述特征标志点作为拓扑节点构建拓扑节点地图；最后，输出所述目标环境的语义地图，所述语义地图包括在同一坐标系下的所述二维平面地图和所述拓扑节点地图。在本专利技术实施例中，基于构建的语义地图，用户可以直接像与人沟通一样将目的地告知机器人，机器人通过语义识别从拓扑节点地图上获取目的地对应语义信息的特征标志点，然后根据二维平面地图确定机器人的目的地位置并进行导航，大大提升了用户与机器人之间的沟通效率。附图说明图1为本专利技术实施例中一种语义地图构建方法一个实施例流程图；图2为图1对应实施例中一种语义地图构建方法的步骤103的流程示意图；图3为本专利技术实施例中一种语义地图构建方法的平面抽取效果图；图4为本专利技术实施例中一种语义地图构建方法在一个应用场景下区域语义地图的效果示意图；图5为本专利技术实施例中一种语义地图构建方法在一个应用场景下深度摄像头采集图像中点云簇的示意图；图6为本专利技术实施例中一种语义地图构建装置一个实施例结构图。具体实施方式本专利技术实施例提供了一种语义地图构建方法、装置及一种机器人，用于解决对机器人下指令时，需要告知机器人目的地的具体坐标的问题。为使得本专利技术的专利技术目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而非全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本专利技术保护的范围。请参阅图1，本专利技术实施例中一种语义地图构建方法一个实施例包括：101、采集目标环境的三维空间图像；本实施例中，首先，可以采集目标环境的三维空间图像。可以理解的是，可以通过深度摄像头或激光雷达进行图像信息的采集，如构本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种语义地图构建方法，其特征在于，包括：采集目标环境的三维空间图像；根据所述三维空间图像构建所述目标环境在平面顶视图上的二维平面地图；对所述三维空间图像进行分析处理，确定所述三维空间图像中的各个固定环境目标；根据所述二维平面地图的形状特征和所述各个固定环境目标按照预设节点规则获取所述目标环境中的特征标志点，并确定所述特征标志点的语义信息；以所述特征标志点作为拓扑节点构建拓扑节点地图；输出所述目标环境的语义地图，所述语义地图包括在同一坐标系下的所述二维平面地图和所述拓扑节点地图。

【技术特征摘要】
1.一种语义地图构建方法，其特征在于，包括：采集目标环境的三维空间图像；根据所述三维空间图像构建所述目标环境在平面顶视图上的二维平面地图；对所述三维空间图像进行分析处理，确定所述三维空间图像中的各个固定环境目标；根据所述二维平面地图的形状特征和所述各个固定环境目标按照预设节点规则获取所述目标环境中的特征标志点，并确定所述特征标志点的语义信息；以所述特征标志点作为拓扑节点构建拓扑节点地图；输出所述目标环境的语义地图，所述语义地图包括在同一坐标系下的所述二维平面地图和所述拓扑节点地图。2.根据权利要求1所述的语义地图构建方法，其特征在于，所述语义地图还包括在所述同一坐标系下的区域语义地图；在对所述三维空间图像进行分析处理，确定所述三维空间图像中的各个固定环境目标之后，还包括：根据所述各个固定环境目标和所述三维空间图像确定所述目标环境中各个区域的语义信息；根据所述各个区域的语义信息构建所述目标环境的所述区域语义地图。3.根据权利要求2所述的语义地图构建方法，其特征在于，根据所述各个固定环境目标和所述三维空间图像确定所述目标环境中各个区域的语义信息具体包括：根据所述二维平面地图的形状特征将所述目标环境划分为各个区域；将所述各个区域中的所述固定环境目标和三维空间图像投入预先训练好的区域语义分类器，得到所述区域语义分类器输出的与所述各个区域对应的语义信息。4.根据权利要求1所述的语义地图构建方法，其特征在于，对所述三维空间图像进行分析处理，确定所述三维空间图像中的各个固定环境目标包括：对所述三维空间图像进行平面检测，得到所述三维空间图像中各个平面的轮廓特征；抽取所述三维空间图像中的各个整体面块；根据所述三维空间图像中所述各个整体面块之间的空间点信息确定所述各个整体面块之间的几何关系；根据所述各个整体面块以及所述各个整体面块的几何关系确定所述三维空间图像中的各个建筑物结构；确定与所述各个建筑物结构对应的各个固定环境目标。5.根据权利要求1至4中任一项所述的语义地图构建方法，其特征在于，在采集目标环境的三维空间图像之前，还包括：确定待构建语义地图的目标环境；所述确定待构建语义地图的目标环境包括：获取机器人当前所处位置的地图信息；若所述地图信息不在已构建的语义地图中，则将所述当前所处位置的环境确定为待构建语义地图的目标环境；或获取输入的构建指...

【专利技术属性】
技术研发人员：王鹏，程俊，冯伟，
申请(专利权)人：深圳先进技术研究院，
类型：发明
国别省市：广东,44