基于DXF格式的移动机器人导航地图转换方法和系统与流程

基于dxf格式的移动机器人导航地图转换方法和系统
技术领域
1.本公开涉及机器人控制技术领域，尤其涉及基于dxf格式的移动机器人导航地图转换方法和系统。


背景技术：

2.目前，随着激光雷达技术和slam技术的发展，基于激光雷达的slam构图成为了当前移动机器人构建地图的主要方式。该方法需要在首次使用时，手动控制机器人遍历整个工作空间，用激光雷达扫描周围环境，结合滤波算法和图形学技术生成一个png格式的三值灰度地图。这种构建地图方式与实际环境的匹配度较高。当需要消杀的空间较大时，采用这种方式构图会十分耗时耗力；另外部分机关等保密单位禁止外人甚至是操作人员进入，导致无法使用该方式进行激光雷达实际扫描式构图。
3.让发明人增加一些dxf格式图纸的优势和选择dxf格式图纸的理由，以此扩充背景技术内容。
4.因此，业界亟需至少解决上述一种技术问题的移动机器人导航地图转换方法。


技术实现要素：

5.有鉴于此，本公开提供了一种移动机器人导航地图的转换方法和系统，以解决现有技术地图转换中空间受限和人为操作受限的问题。
6.本公开实施例的第一方面，提供了基于dxf格式的移动机器人导航地图转换方法，包括：
7.s1对dxf格式文件中各种区域所对应的几何对象进行标识，并设置相应图层，其中，各种区域至少包括可通行区域和障碍物区域中的一种；
8.s2读取所述dxf格式文件并获得图幅大小，解析出几何对象的各几何图元参数；
9.s3根据需要对几何对象进行筛选；
10.s4对筛选出的几何对象的几何图元参数进行坐标转换；
11.s5依据转换结果，按照图层绘制出机器人导航地图图像。
12.进一步地，所述步骤s1包括：采用填充剖面线的形式标识障碍物区域，可通行区域不填充。
13.进一步地，所述步骤s2包括：对存储在header段的$extmin和$extmax这两个标题变量进行提取，获得图幅大小；
14.采用dxflib开源库读取所述dxf格式文件，判断所述几何图元的类型并进行解析和存储，获得各几何图元的参数。
15.进一步地，所述步骤s3包括：基于所述几何对象的几何图元参数，过滤掉第二几何对象，获得所述第一几何对象，其中，第二几何对象至少包括集水坑、强度结构体、排水沟中的一种，第一几何对象包括墙体和家具。
16.进一步地，依据预设地图分辨率和画布大小对筛选出的几何对象的几何图元参数
进行坐标转换。
17.进一步地，所述坐标转换的计算式如下：
[0018][0019]
其中，x
ui
为放缩后地图中几何图元的x轴坐标，y
ui
为放缩后地图中几何图元的y轴坐标，w
ui
为画布的宽度，h
ui
为画布的高度，r
map
为预设地图的分辨率，x
map
为转换后地图中几何图元的x轴坐标，y
map
为转换后地图中几何图元的y轴坐标，x
dxf
为dxf格式文件中几何图元的x轴坐标，y
dxf
为dxf格式文件中几何图元的y轴坐标，x
max
为dxf格式文件中图纸的右上角x轴坐标，y
max
为dxf格式文件中图纸的右上角y轴坐标，x
min
为dxf格式文件中图纸的右下角x轴坐标，y
min
为dxf格式文件中图纸的右下角y轴坐标。
[0020]
进一步地，所述步骤s5包括：
[0021]
依据步骤s4的坐标转换结果，绘制出dxf格式文件中的直线、多线段、椭圆弧、圆弧和样条曲线，获得地图的基本轮廓。
[0022]
本公开实施例的第二方面，提供了一种基于dxf格式的移动机器人导航地图转换系统，包括：
[0023]
dxf标记模块，实现对dxf格式文件中各种区域和几何对象进行标记和区分，并设置相应图层，其中，各种区域至少包括可通行区域和障碍物区域中的一种；
[0024]
图元获得模块，基于所述标记，获得图幅大小及几何对象的几何图元参数数据；
[0025]
图元筛选模块，根据需要对几何对象进行筛选；
[0026]
坐标转换模块，基于几何对象的几何图元参数数据，通过坐标转换，获得地图中的几何图元参数数据；
[0027]
地图绘制模块，基于地图中的几何图元参数数据，绘制出机器人导航地图图像。
[0028]
本公开实施例的第三方面，提供了一种计算机设备，包括存储器、处理器以及存储在存储器中并且可以在处理器上运行的计算机程序，该处理器执行计算机程序时实现上述方法的步骤。
[0029]
本公开实施例的第四方面，提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述方法的步骤。
[0030]
本公开实施例与现有技术相比存在的有益效果是：本公开涉及机器人控制技术领域，提供了一种基于dxf格式的移动机器人导航地图转换方法和系统。该方法包括：对dxf格式文件中各种区域所对应的几何对象进行相应标记，并对第一集合对象设置相应图层；继而获得第一几何对象的几何图元参数数据；将第一几何对象的几何图元参数数据通过坐标转换，获得地图中的坐标；最终绘制出机器人导航地图图像。本公开的移动机器人导航地图转换方法解决了当操作空间受限时，无法采用传感器实际扫描构图的问题。
附图说明
[0031]
为了更清楚地说明本公开实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附
图获得其它的附图。
[0032]
图1是本公开提供的一种基于dxf格式的移动机器人导航地图转换的流程图；
[0033]
图2是本公开提供的一种复杂几何图元绘制方法流程图；
[0034]
图3是本公开提供的一种复杂几何图元拆解示意图；
[0035]
图4是本公开提供的弧状绘制示意图；
[0036]
图5是本公开提供的基于dxf格式的移动机器人导航地图转换方法的示意图；
[0037]
图6是本公开提供的一种基于dxf格式的移动机器人导航地图转换系统的框图；
[0038]
图7是本公开提供的一种计算机设备的示意图。
具体实施方式
[0039]
以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本公开实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本公开。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本公开的描述。
[0040]
下面将结合附图详细说明根据本公开实施例的移动机器人导航地图的转换方法。
[0041]
首先，cad(computer aided design，计算机辅助设计)技术广泛应用于建筑工程图的设计，建筑工程图一般使用cad平面图来描述建筑物的空间结构。dxf是cad的诸多格式之一。
[0042]
dxf格式文件即工程图图形交换文件具有很好的交互性，具有结构有限，层次鲜明的特点，可用于其他平台或者程序与cad进行数据交互。dxf格式文件由文件标题段、类段、表段、块段、实体段、对象段和图形预览信息段7段组成。每一段均由若干个组构成，每个组占两行，第一行为组的代码，即组码，每个组码均有规定的含义，十分适合进行文本的挖掘和解析。因此本公开实施例选择dxf格式文件作为图纸的载体。
[0043]
本公开提供的一种基于dxf格式的移动机器人导航地图转换方法，如图1所示，该方法包括：
[0044]
s1，对dxf格式文件中各种区域所对应的几何对象进行相应标识，并设置相应图层，其中，各种区域至少包括可通行区域和障碍物区域中的一种。
[0045]
由于dxf格式文件中有不同的区域，在绘制地图之前，需要对所需绘制的区域相对应的几何对象进行标识，以便在绘制时准确找到所需绘制的几何对象进行绘制。示例性地，采用填充剖面线的形式标识障碍物区域，可通行区域不填充。
[0046]
dxf格式文件中包含不同的几何对象，例如墙体、家具、桌、椅等，上述几何对象在dxf格式文件中相当于障碍物区域。还包括可通行区域，是指可通过的区域，例如，上述几何对象之间的过道等区域。
[0047]
示例性地，在具体应用场景下，居家或办公等室内环境，各种区域包含墙体、家具、桌、椅等，同时又包含上述几何对象之间的走廊、过道、空隙等。
[0048]
在dxf格式文件中包含不同的段，将各几何对象分别设置在不同图层，便于有针对性地解析与识别。示例性的，将所需绘制的墙体包括剖面线设置其所在图层为wall，需要绘制的家具包括剖面线设置其所在图层为furniture。将所需绘制的第一几何对象设置图层。
[0049]
s2，读取dxf格式文件并获得图幅大小，解析出几何对象的各几何图元参数。
object compiler，元对象编译器)是qt company开发的跨平台c 图形用户界面应用程序开发框架，很容易扩展，并且允许真正地组件编程。本发明实施例采用qt也正是出于上述特点考量。
[0068]
示例性的，采用qt图形技术对dxf格式文件的直线、多线段、椭圆弧、圆弧以及样条曲线进行轮廓绘制，获得地图的基本轮廓。
[0069]
而对于复杂填充几何图元，则基于转换后的坐标，将复杂填充几何图元拆解成简单几何图元进行绘制，具体绘制流程如图2所示。
[0070]
示例性地，两个线段之间带有一个圆弧的几何图元，拆分成两个线段和一个圆弧，然后分别对线段与圆弧进行绘制，获得导航地图的障碍物区域。
[0071]
示例性地，对于如图3所示的复杂填充几何图元，采用如下绘制方式：
[0072]
1)拆解复杂填充几何图元：将复杂填充图形按照边界类型切割成若干个弦月和多边形；
[0073]
2)绘制障碍物区域：
[0074]
a.依次遍历当前填充几何图元的边界数据，判断当前边界的类型；
[0075]
b.若为直线，则将当前直线的起点坐标和终点坐标存入多边形顶点列表中；
[0076]
如图3所示，将原图的abcde拆解成ab和ae两条直线，以及bc、cd、de三条圆弧。
[0077]
c.若为圆弧或椭圆弧，计算出当前圆弧或椭圆弧的起点坐标并存入多边形顶点列表，并绘制出当前圆弧或椭圆弧构成的弦月填充区域；
[0078]
具体而言，将dxf格式文件中存储的椭圆弧的起始角度转换为椭圆的起点坐标，转换公式如下：
[0079][0080]
其中，x
arcs
为画布中椭圆弧起点的x轴坐标，y
arcs
为画布中椭圆弧起点的y轴坐标，x
arc
为椭圆弧中心点的x轴坐标，y
arc
椭圆弧中心点的y轴坐标，m
x
为长轴端点相对中心点的x轴坐标，m
y
为长轴端点相对中心点的y轴坐标，当m
x
＝m
y
时，该椭圆弧是一个圆弧。θ
arcs
为dxf格式文件中椭圆弧的起始角度。
[0081]
d.遍历完成之后即已绘制出复杂填充几何图元的弦月部分，再根据多边形顶点列表中存储的数据绘制出多边形区域。
[0082]
基于对基本轮廓与填充单元进行绘制，绘制完成之后，便获得完整的机器人导航地图图像。
[0083]
图5是本公开提供的基于dxf格式的移动机器人导航地图转换方法的示意图。
[0084]
上述所有可选技术方案，可以采用任意结合形成本公开的可选实施例，在此不再一一赘述。
[0085]
基于同一构思，本公开实施例还提供一种基于dxf格式的移动机器人导航地图转换系统，下述为本公开地图转换系统实施例，可以用于执行本公开方法实施例。对于本公开装置实施例中未披露的细节，请参照本公开方法实施例。
[0086]
图6是本公开提供的一种基于dxf格式的移动机器人导航地图转换系统的框图。如图6所示，该地图转换系统包括：
[0087]
dxf标记模块61，实现对dxf格式文件中各种区域和几何对象进行标记和区分，并设置相应图层，其中，各种区域至少包括可通行区域和障碍物区域中的一种；
[0088]
图元获得模块62，基于标记，获得图幅大小及几何对象的几何图元参数数据；
[0089]
图元筛选模块63，根据需要对几何对象进行筛选；
[0090]
坐标转换模块64，基于几何对象的几何图元参数数据，通过坐标转换，获得地图中的几何图元参数数据；
[0091]
地图绘制模块65，基于地图中的几何图元参数数据，绘制出机器人导航地图图像。
[0092]
应理解，上述实施例中各步骤的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本公开实施例的实施过程构成任何限定。
[0093]
图7是本公开提供的计算机设备7的示意图。如图7所示，该实施例的计算机设备7包括：处理器701、存储器702以及存储在该存储器702中并且可以在处理器701上运行的计算机程序703。处理器701执行计算机程序703时实现上述各个方法实施例中的步骤。或者，处理器701执行计算机程序703时实现上述各装置实施例中各模块/单元的功能。
[0094]
示例性地，计算机程序703可以被分割成一个或多个模块/单元，一个或多个模块/单元被存储在存储器702中，并由处理器701执行，以完成本公开。一个或多个模块/单元可以是能够完成特定功能的一系列计算机程序指令段，该指令段用于描述计算机程序703在计算机设备7中的执行过程。
[0095]
计算机设备7可以是桌上型计算机、笔记本、掌上电脑及云端服务器等计算机设备。计算机设备7可以包括但不仅限于处理器701和存储器702。本领域技术人员可以理解，图7仅仅是计算机设备7的示例，并不构成对计算机设备7的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件，例如，计算机设备还可以包括输入输出设备、网络接入设备、总线等。
[0096]
处理器701可以是中央处理单元(central processing unit，cpu)，也可以是其它通用处理器、数字信号处理器(digital signal processor，dsp)、专用集成电路(application specific integrated circuit，asic)、现场可编程门阵列(field
‑
programmable gate array，fpga)或者其它可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。
[0097]
存储器702可以是计算机设备7的内部存储单元，例如，计算机设备7的硬盘或内存。存储器702也可以是计算机设备7的外部存储设备，例如，计算机设备7上配备的插接式硬盘，智能存储卡(smart media card，smc)，安全数字(secure digital，sd)卡，闪存卡(flash card)等。进一步地，存储器702还可以既包括计算机设备7的内部存储单元也包括外部存储设备。存储器702用于存储计算机程序以及计算机设备所需的其它程序和数据。存储器702还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。
[0098]
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各功能单元、模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能单元、模块完成，即将装置的内部结构划分成不同的功能单元或模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。实施例中的各功能单元、模块可以集成在一个处理单元中，也可以是
各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中，上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。另外，各功能单元、模块的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本技术的保护范围。上述系统中单元、模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
[0099]
在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。
[0100]
本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本公开的范围。
[0101]
在本公开所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的装置/计算机设备和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置/计算机设备实施例仅仅是示意性的，例如，模块或单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通讯连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通讯连接，可以是电性，机械或其它的形式。
[0102]
作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
[0103]
另外，在本公开各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
[0104]
集成的模块/单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读存储介质中。基于这样的理解，本公开实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，计算机程序可以存储在计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可以实现上述各个方法实施例的步骤。计算机程序可以包括计算机程序代码，计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。计算机可读介质可以包括：能够携带计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、u盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(read
‑
only memory，rom)、随机存取存储器(random access memory，ram)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。需要说明的是，计算机可读介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减，例如，在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，计算机可读介质不包括电载波信号和电信信号。
[0105]
以上实施例仅用以说明本公开的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本公开进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本公开各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本公开的保护范围之内。