一种建图方法、装置及机器人制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种建图方法、装置及机器人，其中所述建图方法包括：获取目标区域的至少一帧目标图像，确定所述目标区域中预设标记在所述至少一帧目标图像中的对应标记在相机坐标系下的位姿；然后根据所述对应标记在相机坐标系下的位姿，确定所述对应标记在世界坐标系下的位姿；再根据所述对应标记在世界坐标系下的位姿，构建所述目标区域的目标地图。本发明专利技术基于预设标记在世界坐标系下的位姿对目标区域进行建图，生成的地图只和预设标记的绝对位姿有关，对目标区域的纹理、光照环境没有要求，对预设标记的安装精度也没有要求，避免了地图匹配的问题，且解决了回环累计误差、无纹理匹配的问题。的问题。的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种建图方法、装置及机器人


[0001]本专利技术涉及机器人
，特别涉及一种建图方法。本专利技术同时涉及一种建图装置，一种机器人，以及一种计算机可读存储介质。

技术介绍

[0002]随着计算机技术和网络技术的快速发展，各种智能机器人应运而生。实际使用过程中，机器人需要在工作环境中移动，完成相应工作，然而机器人的实际工作环境一般是未知的，在未知的环境中，机器人必须通过建图来对当前工作环境进行正确且有效的探测。
[0003]现有技术中，建图的手段主要分为视觉和激光两种，视觉是从未知的工作环境中获取海量的、冗余的纹理信息，通过视图几何和图优化等方法进行建图；而激光则可以采集分散的、具有准确角度和距离信息的点云，通过点云匹配，计算相对运动，从而进行机器人的定位和地图的更新。
[0004]然而，通过视觉手段进行建图，在无纹理环境或弱光照的环境下表现较差；通过激光的手段进行建图，则舍弃了大多数信息，导致定位的累计误差消除较为困难，进而需要更便捷更准确的方法进行建图的操作或者处理。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本专利技术实施例提供了一种建图方法。本专利技术同时涉及一种建图装置，一种机器人，以及一种计算机可读存储介质，以解决现有技术中存在的技术缺陷。
[0006]根据本专利技术实施例的第一方面，提供了一种建图方法，包括：
[0007]获取目标区域的至少一帧目标图像，确定所述目标区域中预设标记在所述至少一帧目标图像中的对应标记在相机坐标系下的位姿；
[0008]根据所述对应标记在相机坐标系下的位姿，确定所述对应标记在世界坐标系下的位姿；
[0009]根据所述对应标记在世界坐标系下的位姿，构建所述目标区域的目标地图。
[0010]可选的，所述根据所述对应标记在相机坐标系下的位姿，确定所述对应标记在世界坐标系下的位姿，包括：
[0011]以所述至少一帧目标图像中第一帧目标图像的相机坐标系为世界坐标系，将所述对应标记在相机坐标系下的位姿，转换为所述对应标记在世界坐标系下的位姿。
[0012]可选的，所述目标区域中包括预设数值组预设标记，每组所述预设标记对应有组编号，一组所述预设标记包括目标数值个标记点，一组所述预设标记在所述至少一帧目标图像中的对应标记也包括目标数值个标记点；
[0013]所述将所述对应标记在相机坐标系下的位姿，转换为所述对应标记在世界坐标系下的位姿，包括：
[0014]根据所述对应标记中包括的目标数值个标记点在成像平面坐标系下的坐标和在图像坐标系下的坐标，将所述对应标记在相机坐标系下的位姿，转换为所述对应标记在世
界坐标系下的位姿。
[0015]可选的，所述根据所述对应标记中包括的目标数值个标记点在成像平面坐标系下的坐标和在图像坐标系下的坐标，将所述对应标记在相机坐标系下的位姿，转换为所述对应标记在世界坐标系下的位姿，包括：
[0016]按照如下公式确定所述对应标记在世界坐标系下的位姿：
[0017][0018]其中，表示第j帧图像对应的世界坐标系到相机坐标系的坐标变换，表示世界坐标系下组编号为k的标记位姿，P
i
为标记坐标系下标记点的位置，为标记点在像素坐标系下的坐标，i表示目标数值个标记点中的指定标记点，π
c
指将相机坐标系下的标记点投影至像素平面。
[0019]可选的，所述确定所述目标区域中预设标记在所述至少一帧目标图像中的对应标记在相机坐标系下的位姿，包括：
[0020]确定所述对应标记包括的各个标记点在所述至少一帧目标图像中的像素位置；
[0021]根据所述像素位置，确定出所述对应标记在相机坐标系下的位姿。
[0022]可选的，所述根据所述对应标记在相机坐标系下的位姿，确定所述对应标记在世界坐标系下的位姿之后，还包括：
[0023]对所述对应标记在世界坐标系下的位姿进行校正，得到所述对应标记在世界坐标系下校正后的位姿。
[0024]可选的，所述对所述对应标记在世界坐标系下的位姿进行校正，包括：
[0025]从所述至少一帧目标图像中的有效帧目标图像中选取一帧目标图像，作为第一目标图像；
[0026]将所述第一目标图像中的对应标记在世界坐标系下的位姿作为第一校正顶点，确定所述有效帧目标图像中包括所述第一校正顶点的第二目标图像，将所述第二目标图像中存在的、未被第一目标图像包括的对应标记在世界坐标系下的位姿作为固定约束条件，进行校正。
[0027]可选的，所述根据所述对应标记在世界坐标系下的位姿，构建所述目标区域的目标地图，包括：
[0028]确定所述对应标记对应的可移动区域的边界；
[0029]根据所述可移动区域的边界，确定所述对应标记对应的可移动区域；
[0030]根据所述可移动区域和所述对应标记在世界坐标系下的坐标，构建所述目标区域的目标地图。
[0031]可选的，所述确定所述对应标记对应的可移动区域的边界，包括：
[0032]根据所述目标图像的宽度、所述目标图像的中心点在水平方向的坐标和焦距、所述预设标记相对相机的安装高度以及所述预设标记的外接矩形的边长，确定所述对应标记对应的可移动区域的边界。
[0033]可选的，所述确定所述对应标记对应的可移动区域的边界，包括：
[0034]按照以下公式确定所述对应标记对应的可移动区域的边界：
[0035][0036]其中，所述s为可移动区域的边界，所述v为所述目标图像的宽度，h为所述预设标记相对相机的安装高度，a为所述预设标记的外接矩形的边长，cy、fy分别为所述目标图像的中心点在y轴方向的坐标和焦距。
[0037]可选的，所述根据所述对应标记在世界坐标系下的位姿，构建所述目标区域的目标地图之后，还包括：
[0038]保存所述对应标记的组编号和在世界坐标系下的位姿；
[0039]在检测到地图载入请求的情况下，载入初始地图，并按照所述对应标记的组编号和在世界坐标系下的位姿，将所述对应标记保存至所述初始地图中，构建所述目标区域的目标地图。
[0040]可选的，所述根据所述对应标记在世界坐标系下的位姿，构建所述目标区域的目标地图之后，还包括：
[0041]获取在当前位置拍摄的图像，确定所述在当前位置拍摄的图像中包括的至少一组预设标记；
[0042]从所述至少一组预设标记中，选取目标预设标记；
[0043]根据选取的所述目标预设标记在世界坐标系下的位姿，确定相机位姿。
[0044]可选的，所述根据选取的所述目标预设标记在世界坐标系下的位姿，确定相机位姿，包括：
[0045]确定所述目标预设标记包括的各个标记点在所述当前位置拍摄的图像中对应的像素点；
[0046]通过所述目标预设标记包括的各个标记点在世界坐标系下的坐标和对应的像素点，计算投影关系，确定所述相机位姿。
[0047]根据本专利技术实施例的第二方面，提供了一种建图装置，包括：本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种建图方法，其特征在于，所述方法包括：获取目标区域的至少一帧目标图像，确定所述目标区域中预设标记在所述至少一帧目标图像中的对应标记在相机坐标系下的位姿；根据所述对应标记在相机坐标系下的位姿，确定所述对应标记在世界坐标系下的位姿；根据所述对应标记在世界坐标系下的位姿，构建所述目标区域的目标地图。2.根据权利要求1所述的建图方法，其特征在于，所述根据所述对应标记在相机坐标系下的位姿，确定所述对应标记在世界坐标系下的位姿，包括：以所述至少一帧目标图像中第一帧目标图像的相机坐标系为世界坐标系，将所述对应标记在相机坐标系下的位姿，转换为所述对应标记在世界坐标系下的位姿。3.根据权利要求2所述的建图方法，其特征在于，所述目标区域中包括预设数值组预设标记，每组所述预设标记对应有组编号，一组所述预设标记包括目标数值个标记点，一组所述预设标记在所述至少一帧目标图像中的对应标记也包括目标数值个标记点；所述将所述对应标记在相机坐标系下的位姿，转换为所述对应标记在世界坐标系下的位姿，包括：根据所述对应标记中包括的目标数值个标记点在成像平面坐标系下的坐标和在图像坐标系下的坐标，将所述对应标记在相机坐标系下的位姿，转换为所述对应标记在世界坐标系下的位姿。4.根据权利要求3所述的建图方法，其特征在于，所述根据所述对应标记中包括的目标数值个标记点在成像平面坐标系下的坐标和在图像坐标系下的坐标，将所述对应标记在相机坐标系下的位姿，转换为所述对应标记在世界坐标系下的位姿，包括：按照如下公式确定所述对应标记在世界坐标系下的位姿：其中，表示第j帧图像对应的世界坐标系到相机坐标系的坐标变换，表示世界坐标系下组编号为k的标记位姿，P
i
为成像平面坐标系下标记点的位置，为标记点在图像坐标系下的坐标，i表示目标数值个标记点中的指定标记点，π
c
指将相机坐标系下的标记点投影至像素平面。5.根据权利要求1所述的建图方法，其特征在于，所述确定所述目标区域中预设标记在所述至少一帧目标图像中的对应标记在相机坐标系下的位姿，包括：确定所述对应标记包括的各个标记点在所述至少一帧目标图像中的像素位置；根据所述像素位置，确定出所述对应标记在相机坐标系下的位姿。6.根据权利要求1所述的建图方法，其特征在于，所述根据所述对应标记在相机坐标系下的位姿，确定所述对应标记在世界坐标系下的位姿之后，还包括：对所述对应标记在世界坐标系下的位姿进行校正，得到所述对应标记在世界坐标系下校正后的位姿。7.根据权利要求6所述的建图方法，其特征在于，所述对所述对应标记在世界坐标系下的位姿进行校正，包括：
从所述至少一帧目标图像中的有效帧目标图像中选取一帧目标图像，作为第一目标图像；将所述第一目标图像中的对应标记在世界坐标系下的位姿作为第一校正顶点，确定所述有效帧目标图像中包括所述第一校正顶点的第二目标图像，将所述第二目标图像中存在的、未被第一目标图像包括的对应标记在世界坐标系下的位姿作为固定约束条件，进行校正。8.根据权利要求1所述的建图方法，其特征在于，所述根据所述对应标记在世界坐标系下的位姿，构建所述目标区域的目标地图，包括：确定所述对应...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘潇潇，高倩，邵长东，
申请(专利权)人：科沃斯商用机器人有限公司，
类型：发明
国别省市：