一种三维地图的建立方法及装置

技术领域

本发明涉及三维地图技术领域，尤其涉及一种三维地图的建立方法及装置。

背景技术

在目前在机器人领域，很多功能实现都需要依赖于机器人的虚拟地图功能。即机器人通过传感器感知所处的物理环境，并且基于物理环境的空间结构建立虚拟地图。后续可基于该虚拟地图完成导航、路线规划等功能。

现有技术中，通常是通过激光雷达、红外摄像头等传感器实现对于物理环境的感知，获得相应的点云图，并根据点云图实现虚拟地图的构建。但是，根据上述方式建立的虚拟地图是平面地图，并且一般不包含空间中物体的三维关系，以及物体的语义信息。

发明内容

本发明提供一种三维地图的建立方法及装置，以至少解决现有技术中存在的以上技术问题。

第一方面，本发明提供一种三维地图的建立方法，包括：

确定目标空间对应的传感数据；

利用三维引擎根据所述传感数据确定初始三维地图；

对所述初始三维地图进行处理，以确定所述目标空间对应的目标三维地图。

优选的，所述确定目标空间对应的传感数据包括：

利用智能设备所搭载的传感器，采集所述传感数据；

所述传感数据包括，点云图像、红外图像、深度数据以及RGB图像。

优选的，所述利用三维引擎根据所述传感数据确定初始三维地图包括：

利用所述三维引擎中的地图生成算法，对所述传感数据进行运算，以确定所述初始三维地图。

优选的，所述对所述初始三维地图进行处理，以确定所述目标空间对应的目标三维地图包括：

利用预设的图像处理模型，根据所述目标空间的空间特征对所述初始三维地图进行处理，以确定所述目标空间对应的目标三维地图。

优选的，还包括：

利用所述三维地图，确定智能设备的行动策略；并使所述智能设备执行所述行动策略。

优选的，还包括：

利用所述传感数据，确定所述目标空间对应的平面语义地图。

优选的，所述利用所述三维地图，确定智能设备的行动策略包括：

利用所述三维地图和所述平面语义地图，确定所述行动策略。

第二方面，本发明提供一种三维地图的建立装置，包括：

传感数据确定模块，用于确定目标空间对应的传感数据；

初始地图确定模块，用于利用三维引擎根据所述传感数据确定初始三维地图；

目标地图确定模块，用于对所述初始三维地图进行处理，以确定所述目标空间对应的目标三维地图。

第三方面，本发明提供一种计算机可读存储介质，所述存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序用于执行本发明所述的三维地图的建立方法。

第四方面，本发明提供一种电子设备，包括：

处理器；

用于存储所述处理器可执行指令的存储器；

所述处理器，用于从所述存储器中读取所述可执行指令，并执行所述指令以实现本发明所述的三维地图的建立方法。

与现有技术相比，本发明提供的一种三维地图的建立方法及装置，确定了针对目标空间的三维地图，从而反映出目标空间的形状结构，以及目标空间内的物体的三维关系；使得智能设备利用三维地图能够完成更丰富的功能实现，更满足智能设备的功能需求。

附图说明

图1为本发明一实施例提供的一种三维地图的建立方法的流程示意图；

图2为本发明一实施例提供的另一种三维地图的建立方法的流程示意图；

图3为本发明一实施例提供的一种三维地图的建立装置的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

现有技术中，机器人通常是通过激光雷达、红外摄像头等传感器实现对于物理环境的感知，获得相应的点云图，并根据点云图实现虚拟地图的构建。但是，根据上述方式建立的虚拟地图是平面地图，并且一般不包含空间中物体的三维关系，以及物体的语义信息。

在功能实现上来说，平面地图存在诸多局限性。例如，在无法掌握物体的三维关系和语义信息的情况下，通常只能基于平面地图实现基础的路径导航功能，而无法进一步的控制机器人针对特定物体完成特定的操作。例如抓取物体、移动物体等较为复杂的操作，均难以实现。

可见，基于平面地图的功能实现，仍然较为简单且单一。在很多场景下难以满足机器人更多样化的功能需求。

因此，本发明实施例将提供一种三维地图的建立方法，以至少解决现有技术中存在的以上技术问题。如图1所示，本实施例中方法包括以下步骤：

步骤101、确定目标空间对应的传感数据。

一些情况下，该方法的执行主体可以是智能设备；该智能设备主要可以是机器人，也可以是其他具有自走功能的电子设备。另一些情况下，该方法的执行主体也可以是与上述智能设备具有通信连接的云端或服务器。通常在这能设备本地计算能力有限的情况下，会将云端或服务器作为执行主体。

智能设备所在的物理空间即可以是目标空间。本实施例中，目的就在于建立目标空间对应的三维地图。传感数据即是针对目标空间进行探测，获得的能够体现目标空间中的型状结构、物品三维关系等信息的数据。传感数据将利用智能设备所搭载的传感器进行采集。若后续的运算过程在智能设备在云端或服务器进行，额采集得到的传感数据需上传至云端或服务器。

本实施例中，传感器可以包括红外摄像头、深度摄像头、RGB摄像头、激光雷达、惯性传感器等。对应的传感数据则可以包括，点云图像、红外图像、深度数据、RGB图像以及惯性传感数据等。

步骤102、利用三维引擎根据传感数据确定初始三维地图。

确定传感数据之后，即可根据传感数据建立目标空间对应的三维地图，以便于通过三维地图还原出目标空间中的物理空间特性，以及各种物品的语义信息和空间关系。

本实施例中，将利用三维引擎完成三维地图的初步构建。三维引擎即是本领域中常见的三维模型开发工具。如Unreal、Unity等常见的三维引擎，均可以应用在本实施例当中。具体的，可以利用三维引擎中的地图生成算法对传感数据进行运算，以确定初始三维地图。即利用三维引擎的特定功能完成对于传感数据的处理，直接得到一份相对较为原始的三维地图，也就是初始三维地图。例如，可通过三维引擎中的MMO生成算法，确定初始三维地图。

步骤103、对初始三维地图进行处理，以确定目标空间对应的目标三维地图。

通常由于初始三维地图是通过三维引擎直接得到，所以可能会相对于目标空间存在一定的误差。所以还需结合目标空间的实际情况，针对初始三维地图进行进一步的调整和处理，以便于修正误差，得到更加准确的目标三维地图。目标三维地图中，能够反映出目标空间的形状和结构，并且能够反映出目标空间内的物体的三维关系；在一些情况下，也可以反映出物体的语义信息。

上述的调整和处理，可以利用预设的图像处理模型，根据目标空间的空间特征进行处理，以自动的确定目标空间对应的目标三维地图。也可以通过特定的处理算法进行合并、优化、精简等具体处理。或者还可以通过人工进行处理。本实施例中对此不做限定，任何可以实现相同或类似效果的处理方式，均可以结合在本实施例整体技术方案当中。

通过以上技术方案可知，本实施例存在的有益效果是：确定了针对目标空间的三维地图，从而反映出目标空间的形状结构，以及目标空间内的物体的三维关系；使得智能设备利用三维地图能够完成更丰富的功能实现，更满足智能设备的功能需求。

图1所示仅为本发明所述方法的基础实施例，在其基础上进行一定的优化和拓展，还能够得到所述方法的其他优选实施例。

如图2所示，为本发明所述三维地图的建立方法的另一个具体实施例。本实施例在前述实施例的基础上，进行进一步拓展。所述方法具体包括以下步骤：

步骤201、确定目标空间对应的传感数据。

步骤202、利用三维引擎根据传感数据确定初始三维地图。

步骤203、对初始三维地图进行处理，以确定目标空间对应的目标三维地图。

上述步骤201～203中内容与前述实施例一致，在此不重复叙述。

步骤204、利用传感数据，确定目标空间对应的平面语义地图。

本实施例中，除了确定目标三维地图之外，还将确定进一步的确定目标空间的平面语义地图。平面语义地图可以根据传感数据中的点云图进行确定，其过程类似于现有技术中确定平面地图的过程。不过区别在于，本实施例中还额外的引入了对于点云图的语义分析，从而将目标空间中物品的语义信息融合到平面地图中，即得到平面语义地图。

步骤205、利用三维地图和平面语义地图，确定智能设备的行动策略；并使智能设备执行行动策略。

本实施例中，结合三维地图和平面语义地图，即可以确定目标空间的形状和结构、目标空间内的物体的三维关系以及语义信息。以此可以实现更加多样化的功能。也就是确定行动策略，并使智能设备执行行动策略，从而实现某些功能。

例如在本实施例中，智能设备具体可以是机器人。确定的行动策略可以是控制机器人抓取目标空间内的特定物体A。利用目标空间内物体的语义信息，可首先确定物体A的导航位置。常规的导航算法多为基于平面地图设计，所以可利用语义平面地图实现导航，控制机器人按照导航路线移动到达物体A所在的导航位置处。当然在其他情况下，同样可基于三维地图的导航算法实现导航。在达物体A所在的导航位置处之后，可以确定物体A的空间位置。该空间位置不同于导航位置，导航位置仅仅是物体的平面位置。而空间位置还将包括物体的高度、深度、与机器人的距离，以及物体的形状以及空间特性等更加丰富的信息。空间位置需根据三维地图确定，具体的可以根据三维地图中物体的三维关系确定。基于物体A的空间位置，可以控制机器人对物体A实现抓取操作。

至此，本实施例中基于三维地图和平面语义地图，实现了更为丰富多样的功能。

如图3所示，为本发明所述三维地图的建立装置的一个具体实施例。本实施例装置，即用于执行图1～2所述方法的实体装置。其技术方案本质上与上述实施例一致，上述实施例中的相应描述同样适用于本实施例中。本实施例中装置包括：

传感数据确定模块301，用于确定目标空间对应的传感数据。

初始地图确定模块302，用于利用三维引擎根据传感数据确定初始三维地图。

目标地图确定模块303，用于对初始三维地图进行处理，以确定目标空间对应的目标三维地图。

另外在图3所示实施例的基础上，优选的，还包括：

传感数据确定模块301包括：

采集单元311，用于利用智能设备所搭载的传感器，采集传感数据；传感数据包括，点云图像、红外图像、深度数据以及RGB图像。

通信单元，用于将传感数据上传至服务器

初始地图确定模块302包括：

三维引擎单元321，用于确定三维引擎，和三维引擎中的地图生成算法

初始地图确定单元322，用于利用三维引擎中的地图生成算法，对传感数据进行运算，以确定初始三维地图。

目标地图确定模块303包括：

第一处理单元331，用于利用预设的图像处理模型，根据目标空间的空间特征对初始三维地图进行处理，以确定目标空间对应的目标三维地图。

第二处理单元332，用于提供人工处理接口，以接受人工操作确定目标空间对应的目标三维地图。

还包括：

执行模块304，用于利用三维地图，确定智能设备的行动策略；并使智能设备执行行动策略。

还包括：

平面地图确定模块305，用于利用传感数据，确定目标空间对应的平面语义地图。

除了上述方法和设备以外，本发明的实施例还可以是计算机程序产品，其包括计算机程序指令，所述计算机程序指令在被处理器运行时使得所述处理器执行本说明书上述“示例性方法”部分中描述的根据本发明各种实施例的方法中的步骤。

所述计算机程序产品可以以一种或多种程序设计语言的任意组合来编写用于执行本发明实施例操作的程序代码，所述程序设计语言包括面向对象的程序设计语言，诸如Java、C++等，还包括常规的过程式程序设计语言，诸如“C”语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算设备上执行、部分地在用户设备上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算设备上部分在远程计算设备上执行、或者完全在远程计算设备或服务器上执行。

此外，本发明的实施例还可以是计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序指令，所述计算机程序指令在被处理器运行时使得所述处理器执行本说明书上述“示例性方法”部分中描述的根据本发明各种实施例的方法中的步骤。

所述计算机可读存储介质可以采用一个或多个可读介质的任意组合。可读介质可以是可读信号介质或者可读存储介质。可读存储介质例如可以包括但不限于电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括：具有一个或多个导线的电连接、便携式盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、光纤、便携式紧凑盘只读存储器(CD-ROM)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。

以上结合具体实施例描述了本发明的基本原理，但是，需要指出的是，在本发明中提及的优点、优势、效果等仅是示例而非限制，不能认为这些优点、优势、效果等是本发明的各个实施例必须具备的。另外，上述公开的具体细节仅是为了示例的作用和便于理解的作用，而非限制，上述细节并不限制本发明为必须采用上述具体的细节来实现。

本发明中涉及的器件、装置、设备、系统的方框图仅作为例示性的例子并且不意图要求或暗示必须按照方框图示出的方式进行连接、布置、配置。如本领域技术人员将认识到的，可以按任意方式连接、布置、配置这些器件、装置、设备、系统。诸如“包括”、“包含”、“具有”等等的词语是开放性词汇，指“包括但不限于”，且可与其互换使用。这里所使用的词汇“或”和“和”指词汇“和/或”，且可与其互换使用，除非上下文明确指示不是如此。这里所使用的词汇“诸如”指词组“如但不限于”，且可与其互换使用。

还需要指出的是，在本发明的装置、设备和方法中，各部件或各步骤是可以分解和/或重新组合的。这些分解和/或重新组合应视为本发明的等效方案。

提供所公开的方面的以上描述以使本领域的任何技术人员能够做出或者使用本发明。对这些方面的各种修改对于本领域技术人员而言是非常显而易见的，并且在此定义的一般原理可以应用于其他方面而不脱离本发明的范围。因此，本发明不意图被限制到在此示出的方面，而是按照与在此公开的原理和新颖的特征一致的最宽范围。

为了例示和描述的目的已经给出了以上描述。此外，此描述不意图将本发明的实施例限制到在此公开的形式。尽管以上已经讨论了多个示例方面和实施例，但是本领域技术人员将认识到其某些变型、修改、改变、添加和子组合。