繪制二維障礙柵格地圖的一種方法1(局部地圖的繪制)
博客轉載自:https://blog.csdn.net/zhubaohua_bupt/article/details/72923373
局部地圖的繪制
二維占據柵格地圖(柵格地圖)廣泛應用於移動機器人導航領域中,比如路徑規劃、實時避障。柵格地圖的繪制通常有兩種方式,一種是通話雷達掃描,另一種是通過相機獲取場景三維點雲,然後再繪制柵格地圖.本篇博客講述的是一種基於深度相機的建圖方法.深度相機可以輸出相機的原圖和深度信息,即可以實時的獲取場景的三維點雲.我們只利用深度信息就可以建立局部柵格地圖.建立地圖的步驟如下:
圖1 局部柵格地圖繪制流程
下面通過對一個場景建立局部地圖的過程,解釋每一步驟並給出結果.下圖為我們要創建的柵格地圖場景,這個例子中,我們獲取以地面為起點,0-0.8米的點雲來畫柵格地圖。
圖2 本例中畫取柵格地圖的場景
第一步:初始化局部地圖
首先,初始化局部地圖需要設定地圖尺寸,柵格大小(每一柵格所代表的實際距離);其次,先把整個圖像設置成黑色,代表未知區域,按距離(z)從近到遠掃描,掃描的範圍決定著我們畫的地圖的大小,掃描原理如下圖:
圖3表示初始化地圖過程中,正在掃描的地圖,掃描到的區域置灰,代表相機能看到的範圍
圖 3 初始化局部地圖的過程
最後,掃描完成,初始化的地圖如圖4所示
圖4 初始化後的局部地圖
第二步 :獲取一定高度範圍內的三維點
對於移動機器人而言,只有一定高度範圍內的障礙才對其構成威脅,所以在建圖時,我們只考慮這個範圍內的三維點。這個例子中,我們獲取以地面為起點,0-0.8米的點雲來畫柵格地圖。
第三步:投影形成二維離散障礙圖
獲取離散的障礙柵格圖是為了方便下一步的掃描,分為兩個小步驟:
1 投影統計,統之前我們在一定高度範圍內提取的點雲在初始化地圖上的投影。圖5中紅色部分代表空間中離散三維點往二維柵格的投影.本文用像素點值來統計每個柵格被障礙投影的次數。請註意,圖5中紅色三維點的投影超過我們初始化的柵格地圖的原因是,我們在初始化地圖時,人為的控制地圖最遠距離maxZ,即我們只畫距離相機在maxZ之內的障礙,但實際中,肯定有超過這個範圍的點雲,除非把maxZ設的很大。因此,就造成圖5中超出範圍的現象。
圖5 障礙投影統計圖
2 用閾值判別每個柵格是否是障礙
在1中,我們像素點值來統計每個柵格被障礙投影的次數,當次數大於某個閾值時,就認為對應柵格被障礙占據。表現在圖5中,就是,紅色越亮,就越可能是障礙。經過此步,就形成了離散的障礙占據圖,如圖6,綠色代表被障礙占據的柵格。
圖 6 離散的障礙占據圖
第四步:從相機中心掃描放射掃描,形成局部柵格地圖
這一步是掃描形成柵格圖,核心在於掃描。由於上一步我們獲取的是離散的柵格障礙圖,而且柵格地圖最終的樣子應該是是以相機為中心,
繪制二維障礙柵格地圖的一種方法1(局部地圖的繪制)