王玉茜，张雪涛，闫 飞，庄 严,

（1.大连理工大学控制科学与工程学院，大连 116024；2.大连理工大学人工智能学院，大连 116024）

1 引 言

近年来，随着人类在人工智能、地图构建、图像处理等领域取得突破性的科技进展，无人机和地面机器人也得到了迅速发展，二者各有利弊。一方面，无人机具有较广的观察视角，但其有效载荷低、续航时间有限；另一方面，地面机器人的视角受限制，但其有效载荷高、续航时间长[1]。如果利用无人机进行环境探索，从而引导地面机器人更快地完成作业任务，即空地协作，吸引了诸多学者研究[2-6]。文献[7]提出了一种基于鸟瞰图导航地面机器人的概念证明。文献[8]利用无人机空中建图，进而驱动地面机器人进行避障和路径规划。空地协作可以拓宽地面机器人的有限视场[9-10]，可以用于虚拟现实[11]、多机器人监控[12-13]、协同作战[14]。而如何利用无人机对地面环境建图是空地协作领域发展的一个关键问题。

本文目标是使用无人机生成可供地面机器人使用的室外大范围拓扑地图。为此，本文提出了一种基于道路分割、图像拼接和骨架提取的大范围拓扑地图构建方法，其中，图像拼接技术可实现室外大范围场景的获取，道路分割和骨架提取可实现拓扑地图的构建。

为实现拓扑化地图的构建，首先需要无人机对地面道路的准确观测，即对场景中的道路进行准确分割。在道路分割领域，基于航拍图像的道路检测技术的应用范围越来越广，道路识别也得到广泛研究。……