吉林大学学报(工学版) ›› 2023, Vol. 53 ›› Issue (2): 569-575.doi: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20210623

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基于物体语义栅格地图的语义拓扑地图构建方法

祁贤雨1(),王巍2,王琳1,赵玉飞1,董彦鹏1   

  1. 1.北京机械设备研究所,北京 100854
    2.北京航空航天大学 机械工程及自动化学院,北京 100191
  • 收稿日期:2021-07-05 出版日期:2023-02-01 发布日期:2023-02-28
  • 作者简介:祁贤雨(1990-),男,工程师,博士. 研究方向:移动机器人. E-mail: qixianyu@buaa.edu.cn
  • 基金资助:
    国家重点研发计划项目(2020YFB1313600)

Semantic topological map building with object semantic grid map

Xian-yu QI1(),Wei WANG2,Lin WANG1,Yu-fei ZHAO1,Yan-peng DONG1   

  1. 1.Beijing Institute of Mechanical Equipment,Beijing 100854,China
    2.School of Mechanical Engineering and Automation,Beijing University of Aeronautics and Astronautics,Beijing 100191,China
  • Received:2021-07-05 Online:2023-02-01 Published:2023-02-28

摘要:

为构建以房间为节点的语义拓扑地图,基于物体语义栅格地图,提出了一种利用虚拟门检测和房间物体包含关系的拓扑分割及房间概念生成方法。首先,依据机器人轨迹和房间主方向,检测满足真实门宽度的占据栅格;然后,采用几何和物体语义约束优化检测结果;最后,利用每个拓扑区域包含的物体语义生成房间概念。通过在多个场景测试,验证了算法的有效性。

关键词: 计算机应用, 移动机器人, 语义拓扑地图, 房间分割, 房间概念生成

Abstract:

To construct a topological map with rooms as nodes and based on the object semantic grid map, this paper proposes a topological segmentation method with virtual door detection and a room generation method based on the inclusion relationship of rooms and objects. Firstly, detect the occupied grids that meet the width of the actual doors, then use geometric shapes and object semantics to optimize the detection results, and finally employ the objects contained in the topological nodes to generate the room concepts. Through testing in multiple scenarios, the effectiveness of the algorithm is verified.

Key words: computer application, mobile robots, semantic topological map, room segmentation, room concept generation

中图分类号: 

  • TP242.6

图1

物体语义栅格地图"

图2

语义拓扑地图构建流程"

图3

虚拟门检测及优化流程"

图4

房间分割结果"

表1

房间分割统计结果"

参 数形态学距离 变换维诺图虚拟门方法1虚拟门方法2
真实门数量2525252525
虚拟门数量3121192721
正确匹配数量1612101919
虚拟门准确率/%51.6157.1452.6370.3790.48
真实门召回率/%6448407676
平均时间消耗/s0.01930.03320.15180.11730.1188

表2

房间与物体的包含概率"

物体类别卧室卫生间厨房客厅
0.90.0330.0330.033
沙发0.0330.0330.0330.9
坐便器0.0330.90.0330.033
烤箱0.0330.0330.90.033
微波炉0.0330.0330.90.033
洗手池0.050.450.450.05

图5

房间概念生成结果"

表3

房间概念生成的统计结果"

项 目卧室卫生间厨房客厅走廊合计
房间数量9636529
正确数量9635528
准确率/%10010010083.3310096.55
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