兵工学报 ›› 2025, Vol. 46 ›› Issue (6): 240483-.doi: 10.12382/bgxb.2024.0483
马雨薇1, 武伟超1,*(), 王伟2, 牛爱林1, 郭志明3, 杨建新4
收稿日期:
2024-06-18
上线日期:
2025-06-28
通讯作者:
MA Yuwei1, WU Weichao1,*(), WANG Wei2, NIU Ailin1, GUO Zhiming3, YANG Jianxin4
Received:
2024-06-18
Online:
2025-06-28
摘要:
构建环境地图是导航的前提,完整详细的地图能够有效辅助无人平台规划最佳移动路径。针对传统导航地图构建方法存在数据冗余及地形结构区分困难的问题,提出一种面向无人平台建筑内导航的地图轻量化处理与楼梯区域分类方法。提取无人平台可行驶区域,减少数据冗余,并基于楼梯上表面的分布特性去除离群点。利用包含边缘平滑处理的地图构建算法,生成边界清晰、形状规整的多层栅格地图(Multi-layer Grid Map, MGM)。提取楼梯环境特征,结合Laplace平滑的朴素贝叶斯分类算法,区分并标记台阶和转弯平台等结构。实验结果表明:所提方法生成的地图在保持高分辨率的同时,数据量较传统点云地图减少了1个数量级以上,且地图分类的宏精准率达到91.3%。相较于传统方法,该方法能构建更加轻量化且具有地形分类标签的建筑内MGM,为无人平台安全高效的导航提供支持。
中图分类号:
马雨薇, 武伟超, 王伟, 牛爱林, 郭志明, 杨建新. 面向无人平台建筑内导航的地图轻量化处理与楼梯区域分类方法[J]. 兵工学报, 2025, 46(6): 240483-.
MA Yuwei, WU Weichao, WANG Wei, NIU Ailin, GUO Zhiming, YANG Jianxin. Map Lightweight Processing and Staircase Area Classification Method for Indoor Navigation of Unmanned Ground Platforms[J]. Acta Armamentarii, 2025, 46(6): 240483-.
真实类别 | 预测类别 | |||
---|---|---|---|---|
c1 | c2 | … | ck | |
c1 | … | |||
c2 | … | |||
︙ | ︙ | ︙ | ︙ | |
ck | … |
表1 多分类混淆矩阵
Table 1 Confusion matrix for multi-class classification
真实类别 | 预测类别 | |||
---|---|---|---|---|
c1 | c2 | … | ck | |
c1 | … | |||
c2 | … | |||
︙ | ︙ | ︙ | ︙ | |
ck | … |
评价指标 | 评价值 |
---|---|
PM | 0.913 |
RM | 0.837 |
F1M | 0.872 |
表2 分类结果评价值
Table 2 Classification result evaluation value
评价指标 | 评价值 |
---|---|
PM | 0.913 |
RM | 0.837 |
F1M | 0.872 |
地图 模型 | 数据集 | 能否直接 用于路径 规划 | 占用存储 空间 | 面向地面无 人平台的可通 行区域占比/% |
---|---|---|---|---|
点云 | S3DIS | 否 | 82111KB | |
BIT3DIS | 否 | 2263MB | ||
体素 | S3DIS | 是 | 4691KB | 33.5 |
BIT3DIS | 是 | 33.5MB | 22.0 | |
三维网格 | S3DIS | 是 | 7505KB | 40.0 |
BIT3DIS | 是 | 47.1MB | 39.9 | |
八叉树 | S3DIS | 是 | 1519KB | 33.6 |
BIT3DIS | 是 | 13.8MB | 22.3 | |
MGM | S3DIS | 是 | 3028KB | 99.2 |
BIT3DIS | 是 | 25MB | 96.4 |
表3 地图模型参数对比
Table 3 Comparison of parameters of different map models
地图 模型 | 数据集 | 能否直接 用于路径 规划 | 占用存储 空间 | 面向地面无 人平台的可通 行区域占比/% |
---|---|---|---|---|
点云 | S3DIS | 否 | 82111KB | |
BIT3DIS | 否 | 2263MB | ||
体素 | S3DIS | 是 | 4691KB | 33.5 |
BIT3DIS | 是 | 33.5MB | 22.0 | |
三维网格 | S3DIS | 是 | 7505KB | 40.0 |
BIT3DIS | 是 | 47.1MB | 39.9 | |
八叉树 | S3DIS | 是 | 1519KB | 33.6 |
BIT3DIS | 是 | 13.8MB | 22.3 | |
MGM | S3DIS | 是 | 3028KB | 99.2 |
BIT3DIS | 是 | 25MB | 96.4 |
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