[发明专利]一种基于语义地图的移动机器人多策略路径规划方法

权利要求书

1.一种基于语义地图的移动机器人多策略路径规划方法，其特征在于：步骤如下：

步骤1：对SLAM算法得到的地图进行预处理，先应用形态学闭操作滤去地图的白噪声，再应用形态学开操作使地图中各个独立区域分割出来，得到的结果地图称为基地图；

步骤2：在基地图上生成广义沃罗诺伊图GVG，并将地图中的每个独立区域分割与广义沃罗诺伊图相互映射，提取两个相邻独立区域之间共有的沃罗诺伊图线部分，并取该线的中点，作为这两个独立区域相连的门doorway，此过程称为门doorway提取过程；

步骤3：将每一个独立区域的几何中心作为节点，连接得到无向图D，将无向图D和每一个独立区域的不变矩作为参数，应用条件随机场CRF进行推断，得到各个区域的类型，即为各个区域赋予语义信息，是房间room或是走廊hallway，得到语义结果，此过程称为地图的语义赋予过程；

步骤4：将步骤2所得的门doorway连接成一个无向图G(V，E)，其中V代表图顶点，E代表边，无向图G称为区域拓扑地图RTM(Region Topological Map，RTM)，此过程称为区域拓扑地图RTM生成过程；

步骤5：根据步骤3所得的语义结果，将步骤4所得的区域拓扑地图RTM中每一条边区分为房间内的和走廊内的，此过程称为规划预处理；

步骤6：给定起点和终点，并将起点和终点连入区域拓扑地图RTM中，进行多策略路径规划，得到最终路径，此过程称为路径规划过程；

所述步骤5中，规划预处理区分区域拓扑地图RTM边类型的方法为：

根据步骤3所得的语义结果，将步骤4所得的区域拓扑地图RTM中每一条边都区分为房间内的和走廊内的，若区域拓扑地图RTM某一条边所连接的两个节点必定与一个区域同时相关，若该区域为走廊hallway，则该条边为走廊内的边，否则该条边为房间内的边；

所述步骤6中，路径规划的方法为：

给定起点和终点，假定所给的路径规划任务都是从房间到房间的规划任务，这也是符合机器人的路径规划任务特点，将起点和终点分别和与之最近的区域拓扑地图RTM中的节点连接，得到一张与特定规划任务对应的拓扑图，并在该拓扑图上应用迪杰斯特拉Dijkstra算法寻找从起点到终点的代价最小的节点序列，节点间的代价用节点之间的欧氏距离来计算；从起点开始遍历所得节点序列，根据上述无向图G的边E上的标记，若两节点之间的边是房间内的边，则在这两点应用A*路径规划算法得到最终路径；若两节点之间的边是走廊内的边，则直接从广义沃罗诺伊图取得这两节点之间的广义沃罗诺伊图作为这两节点之间的最终路径，遍历整个节点序列后，即得到从起点到终点的完整路径；房间内使用A*路径，走廊内使用广义沃罗诺伊图作为路径。