拓扑地图中的房间检测
电子设计工程
ElｅｃｔrｏｎｉｃDｅsｉgｎEｎgｉｎｅｅrｉｎg
第２5卷Vｏl．２5第１２期Nｏ．１２２０１７年6月Juｎ．２０１７
收稿日期：２０１6-０6-０１
稿件编号：２０１6０6００４
作者简介：S ?rｅｎSｃｈwｅrｔfｅgｅr （１９７９—），男，德国人，博士，博士后研究员，助理教授。研究方向：搜救机器人的
智能化功能及其性能评估。
在机器人领域，环境地图是其所在环境的模型，该地图通常用二维网格地图的形式表达。而拓扑图则是仅包含地点及其连接的更抽象表达。拓扑地图已在许多方面得到应用，如地图融合[１]、地点检测[２，3]或规划[４]。同时也有不同的二维网格地图生成方法，如基于细化[5]或Vｏrｏｎｏｉ图[6-７]。
所有的地图都会带有一定程度的由定位错误所带来的误差[8]。之前的拓扑地图质量评估算法通过对拓扑地图进行匹配，并测量其匹配误差，从而决定地图的质量[９，１０]。在密闭空间和走廊上，算法的结果良好，但在开放区域内，由于Vｏrｏｎｏｉ图对于墙壁上的噪音极其敏感，导致在同一测试环境的开放区域内不同地图对应的拓扑图无法与基准地图相匹配。
文中通过将房间视为拓扑图中的一个节点，并使此节点与相邻走廊相连。对拓扑图进行了简化，并提升了匹配准确度。
1定义
图由一个节点集合V 、一个边集合E 所组成的有序对G =（V ，E ）定义。拓扑图为包含节点及节点间可作为行驶路线的边的图。节点是图中边的起始或终止位置。边则用于表示图中节点间的连接关系，而路径由首尾相连且不含其内部连接节点的边构成。其始节点为第一条边的始节点。其终节点是最后一条边的终节点。一条边只可能属于一条路径。单向路
拓扑地图中的房间检测
S ?rｅｎSｃｈwｅrｔfｅgｅr １，２，于天彦１，２
（１．中国科学院上海微系统与信息技术研究所，上海２０００5０；２．上海科技大学上海２０００3１）摘要：测绘是许多机器人应用的一个重要组成部分。为了评估测绘步骤的表现，需要对其得出的地图的质量进行衡量。地图对定位与路径规划而言都至关重要。本文以先前比较机器人所生成地图与基准地图的拓扑结构的尝试中已经使用的拓扑图匹配法为基础，采用AlｐｈａSｈａｐｅ法对房间等地图开放区域的检测进行了扩展，通过在４5０幅由不同原始地图添加噪声后形成的地图上进行的充分测试，显示房间检测为匹配算法的稳定性与鲁棒性带来提升。关键词：机器人学；拓扑地图；房间检测；AlｐｈａSｈａｐｅ中图分类号：TP２４２
文献标识码：A
文章编号：１6７４-6２36（２０１７）１２-００２７-０6
Room detection for topological maps
S ?rｅｎSｃｈwｅrｔfｅgｅr １，２，YU Tｉａｎ-yａｎ１，２
（１.Shanghai Institute of Microsystem and Information Technology ，Chinese Academy of Science ，
Shanghai ２０００5０，China ；２．ShanghaiTech University ，Shanghai ２０００3１，China ）
Abstract:Mａｐｐｉｎg ｉs ａｎｉｍｐｏrｔａｎｔｐａrｔｏf ｍａｎy rｏbｏｔｉｃａｐｐlｉｃａｔｉｏｎs．Iｎｏrdｅr ｔｏｍｅａsurｅｔｈｅｐｅrfｏrｍａｎｃｅｏf ｔｈｅｍａｐｐｉｎgｐrｏｃｅss wｅｈａvｅｔｏｍｅａsurｅｔｈｅquａlｉｔy ｏf ｉｔs rｅsulｔ：ｔｈｅｍａｐ．Tｈｅｍａｐｉs ｅssｅｎｔｉａl fｏr rｏbｏｔｉｃａlgｏrｉｔｈｍs lｉkｅlｏｃａlｉzａｔｉｏｎａｎd ｐａｔｈｐlａｎｎｉｎg．Iｎｔｈｉs ｐａｐｅr ，bａsｅd ｏｎｔｈｅTｏｐｏlｏgy Grａｐｈｍａｔｃｈｉｎg ｍｅｔｈｏd wｈｉｃｈｈａs bｅｅｎusｅd ｉｎｃｏｍｐａrｉｎgｔｈｅｔｏｐｏlｏgy ｏf ｔｈｅrｏbｏｔgｅｎｅrａｔｅd ｍａｐｔｏｔｈｅｔｏｐｏlｏgy ｏf ａgrｏuｎd ｔruｔｈｍａｐ，ａｎｏvｅl ａlgｏrｉｔｈｍwｉｔｈAlｐｈａSｈａｐｅｉs ａｐｐlｉｅd ｔｏｏｐｅｎａrｅａs'dｅｔｅｃｔｉｏｎａs ａｎｅxｔｅｎsｉｏｎｏf ｔｈｅｐrｅvｉｏus ａｐｐrｏａｃｈ．Oｎ４5０ｍａｐs wｈｉｃｈａrｅgｅｎｅrａｔｅd by ａddｉｎg ｎｏｉsｅｔｏdｉffｅrｅｎｔｏrｉgｉｎａl ｍａｐs ，ｔｈｅｅxｐｅrｉｍｅｎｔs sｈｏw ｔｈｅａlgｏrｉｔｈｍｍａkｅs ｔｈｅｍａｔｃｈｉｎg ｍｅｔｈｏd ｍｏrｅsｔａblｅａｎd rｏbusｔ．Key words:Rｏbｏｔｉｃs ；ｔｏｐｏlｏgｉｃａl ｍａｐ；rｏｏｍdｅｔｅｃｔｉｏｎ；ａlｐｈａsｈａｐｅ
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