Matlab航迹规划仿真——Grid栅格详解

Matlab航迹规划仿真——OBG栅格详解

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章节简介

  本章介绍在Matlab ROS仿真中如何建造**BOG(Binary Occupancy Grid)**地图，之前有用过其他栅格地图，但是直接导入到simulation中总是报错，而simulation中仅仅提供了几个简单的Map：'simpleMap' (default), 'emptyMap', 'borderMap', or 'complexMap'，由于想自己测试程序在多种地图下的运行情况（纯属闲的蛋疼）。在百度搜了下貌似没有相关的内容，那我就义不容辞的来填坑咯~~~

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OBG地图导入

  地图导入使用函数ExampleHelperRobotSimulator，同时该函数也是开始仿真的开始，一旦调用该函数，记得调用完使用命令‘rosshutdown’来关闭仿真，要不再次运行时会出错，有提示要运行‘rosshutdown’。该函数可以导入指定的地图**‘simpleMap’ (default), ‘emptyMap’, ‘borderMap’, or ‘complexMap’**，也可以导入自己的BOG地图，先来看下函数的使用方法：

1. OBJ = ExampleHelperRobotSimulator(MAPNAME)
   MAPNAME指导入地图的名字，一定要是字符串，可选则：‘simpleMap’ (default), ‘emptyMap’, ‘borderMap’, or ‘complexMap’
2. OBJ = ExampleHelperRobotSimulator(MAPNAME,MAPRESOLUTION)
   MAPNAME指导入地图的名字，一定要是字符串，可选则：‘simpleMap’ (default), ‘emptyMap’, ‘borderMap’, or ‘complexMap’，MAPRESOLUTION指地图的分辨率，默认分辨率为2栅格/米，就是一个栅格0.5m。
3. OBJ = ExampleHelperRobotSimulator(BOG)
   BOG指需要导入的自己设计的BOG地图，一定要是这个格式的地图，要不报错，下面会详细讲解如何构建BOG地图。
     如果想看更多更详细的介绍，直接在Matlab中输入help ExampleHelperRobotSimulator,自己懒得看的可以继续看我吹水~

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Robotics BOG map构建

  主要思想就是创建一个空白栅格地图，然后往地图里面填充障碍物。

构建空白BOG地图

map = robotics.BinaryOccupancyGrid(10,10,10);`

  前两个参数是栅格地图的长和宽，第三个参数是地图的分辨率，即将小栅格又分成多个小格子。感兴趣的可以看下Matlab的官方文档，里面有更详细的解释说明。

填充栅格

  填充栅格主要用setOccupancy函数，为了区分两种填充方式的区别，我将分辨率设置为10，也就是每一个栅格又分为10个小栅格。

方式1：“小”栅格

setOccupancy(MAP, XY, VAL),MAP是上面生成的地图，XY是需要填充的栅格位置，需要与方式2中的IJ区别，IJ指的是生成地图中的行和列。该方法显示出来的点只占一个栅格的1/100，看起来障碍物就比较“小”

% set point as obstacle 
occval = fix(1+9*rand(5,2));
setOccupancy(map occval)
grid = map
show(map)

效果图如下：

方式2：“大”栅格

setOccupancy(MAP, IJ, VAL, 'grid')
借助meshgrid函数填充栅格，meshgrid函数的用法就不再说了，想了解的自己去查查。这种方法生成的栅格比较“大”。IJ指的是生成地图中的行和列，这里的行列指的是按分辨率来算的行列，从左上角开始，I代表行，J代表列。

% set block as obstacle ,rows,cols
[x,y] = meshgrid(1:5,1:10)
setOccupancy(map, [x(:) y(:)], 1, "grid")
grid = map
show(map)

效果图如下：

方式3：从导入图片生成BOG地图

%% Robotics BOG map
% Generate map from a photo
% Import Image
image = imread(x);
image = imresize(image,[50,50]);
% Convert to grayscale and then black and white image based on arbitrary
% threshold.
grayimage = rgb2gray(image);
bwimage = grayimage < 0.5;

% Use black and white image as matrix input for binary occupancy grid
grid = robotics.BinaryOccupancyGrid(bwimage);
show(grid)

效果图如下：

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获取地图数据

使用函数getOccupancy来判断栅格是否被占用

方式1：判断“word”栅格是否被占用

occval = getOccupancy(map,xy)

返回世界坐标输入数组xy的占用值数组。 xy的每一行都是地图上的一个点，表示为[x y]坐标。 occval与xy和单列数组的长度相同。 栅格被占用表示为真（1），空闲表示为假（0）。

方式2：判断“row，cols”栅格是否被占用

occval = getOccupancy(map,ij,"grid")

基于行列坐标，输入数组ij的占用值数组。ij指的是生成地图中的行和列，这里的行列指的是按分辨率来算的行列，从左上角开始，i代表行，j代表列。函数返回值为栅格的占用值。栅格被占用表示为真（1），空闲表示为假（0）。

其他文献

在这里列出其他可能用到的函数，以及其官方说明文档，需要的朋友可以自己查看
checkOccupancy
occupancyMatrix
world2grid
grid2world
copy
insertRay
occupancyGrid
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