專利名稱：基于圓形路標(biāo)成像分析的機(jī)器人視覺(jué)定位方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于機(jī)器人視覺(jué)定位領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
移動(dòng)體在缺乏類似GPS定位的環(huán)境下的視覺(jué)定位一直是機(jī)器人領(lǐng)域ー個(gè)重要的研究方向，這種不依靠全局定位系統(tǒng)的定位方式擁有非常廣闊的應(yīng)用前景。 在移動(dòng)機(jī)器人上，利用超聲或者激光測(cè)距傳感器檢測(cè)機(jī)器人周圍環(huán)境信息，根據(jù)預(yù)先繪制的地圖進(jìn)行匹配，可以對(duì)機(jī)器人進(jìn)行定位。這種定位的精度依賴傳感器的精度，是ー種被廣泛使用的定位方法。但是，這種定位方法在一些情況下依然存在問(wèn)題。當(dāng)周圍環(huán)境變化劇烈的情況下，這種依賴環(huán)境位置的定位方法將不再適用；當(dāng)廣闊環(huán)境下環(huán)境位置信息超出傳感器檢測(cè)范圍時(shí)，該定位方法將無(wú)法正確定位；當(dāng)環(huán)境中存在多個(gè)環(huán)境位置信息相同獲相似的位置時(shí)，這種定位方法很可能導(dǎo)致錯(cuò)誤的定位。另ー種通過(guò)視覺(jué)傳感器獲得機(jī)器人周圍環(huán)境信息，然后通過(guò)與數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)對(duì)比來(lái)確定機(jī)器人的位置。這種定位方法同時(shí)依賴移動(dòng)機(jī)器人的環(huán)境信息，上述環(huán)境信息變化或者不足導(dǎo)致定位失敗的因素也會(huì)對(duì)該定位方法產(chǎn)生影響。另外，這種定位方法檢測(cè)過(guò)程緩慢，匹配算法復(fù)雜，計(jì)算量大，數(shù)據(jù)庫(kù)消耗的存儲(chǔ)量大，很難做到實(shí)時(shí)的定位和導(dǎo)航。在視覺(jué)導(dǎo)航和定位中，一種可靠實(shí)用的方法就是利用路標(biāo)。自然路標(biāo)在樣式和放置位置上都存在諸多局限，導(dǎo)致該方法的實(shí)用性和可擴(kuò)展性都不強(qiáng)；而人工路標(biāo)通過(guò)特殊的設(shè)計(jì)和擺放，能夠提供很好的靈活性，其檢測(cè)過(guò)程也更加具有魯棒性。專利《一種基于顔色路標(biāo)的移動(dòng)機(jī)器人視覺(jué)導(dǎo)航方法》(公開(kāi)號(hào)CN 101619984A)中也利用的顔色路標(biāo)進(jìn)行定位。但該專利采用的是圓柱形路標(biāo)，通過(guò)單ー的路標(biāo)只能獲得機(jī)器人與該路標(biāo)的距離，無(wú)法獲得角度信息。這種方法需要多個(gè)有不同編號(hào)的人工路標(biāo)完成定位任務(wù)，路標(biāo)放置復(fù)雜，識(shí)別任務(wù)繁多，定位計(jì)算量大。專利《基于單個(gè)路標(biāo)的視覺(jué)導(dǎo)航定位和導(dǎo)航方法》(公開(kāi)號(hào)CN101660908A)利用單個(gè)路標(biāo)進(jìn)行定位。但該專利使用的路標(biāo)圖案復(fù)雜，而且在路標(biāo)檢測(cè)過(guò)程中采用的是模版匹配的方法。這種方法難于適應(yīng)室外各種光照環(huán)境，在成像質(zhì)量不理想時(shí)難以獲得正確的識(shí)別結(jié)果，這導(dǎo)致該定位方法使用范圍局限，缺乏魯棒性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對(duì)與當(dāng)前移動(dòng)體視覺(jué)導(dǎo)航定位技術(shù)過(guò)度依賴環(huán)境信息、計(jì)算量大、魯棒性不強(qiáng)等缺點(diǎn)，提出了一種經(jīng)濟(jì)、快速、可靠的依靠特定設(shè)計(jì)的人工路標(biāo)的視覺(jué)定位方法。該方法可以用于移動(dòng)機(jī)器人在預(yù)設(shè)路線行駛過(guò)程中的定位任務(wù)，并且已經(jīng)在視覺(jué)導(dǎo)航機(jī)器人上實(shí)踐。本發(fā)明的特征在于，依次含有以下步驟步驟(1)，設(shè)計(jì)并放置標(biāo)識(shí)步驟(1.1)，設(shè)計(jì)標(biāo)識(shí)
標(biāo)識(shí)呈圓形，直徑為20公分，在標(biāo)識(shí)邊緣處設(shè)有寬度為4公分的黃色邊緣，標(biāo)識(shí)的內(nèi)部為黑色；步驟(I. 2)，標(biāo)識(shí)放置于道路右側(cè)，標(biāo)識(shí)的位置為0(x，y)，標(biāo)識(shí)的中心與包含在移動(dòng)機(jī)器人在內(nèi)的CCD攝像頭同高，以使在移動(dòng)機(jī)器人行進(jìn)過(guò)程中標(biāo)識(shí)始終在移動(dòng)機(jī)器人的視野中；步驟(2)，在計(jì)算機(jī)中依次執(zhí)行以下步驟步驟(2. I),特定顏色邊緣的提取步驟(2. I. I),把從所述C⑶攝像頭載入的RGB顏色圖像轉(zhuǎn)換為灰度圖像，用I表示灰度值
權(quán)利要求
1.基于圓形路標(biāo)成像分析的機(jī)器人視覺(jué)定位的方法，其特征在于，依次含有以下步驟 步驟(I)，設(shè)計(jì)并放置標(biāo)識(shí) 步驟(L I),設(shè)計(jì)標(biāo)識(shí) 標(biāo)識(shí)呈圓形，直徑為20公分，在標(biāo)識(shí)邊緣處設(shè)有寬度為4公分的黃色邊緣，標(biāo)識(shí)的內(nèi)部為黑色； 步驟(I. 2),標(biāo)識(shí)放置于道路右側(cè),標(biāo)識(shí)的位置為0(x, y),標(biāo)識(shí)的中心與包含在移動(dòng)機(jī)器人在內(nèi)的CCD攝像頭同高，以使在移動(dòng)機(jī)器人行進(jìn)過(guò)程中標(biāo)識(shí)始終在移動(dòng)機(jī)器人的視野中； 步驟(2)，在計(jì)算機(jī)中依次執(zhí)行以下步驟 步驟(2. I)，特定顏色邊緣的提取 步驟(2. I. I)，把從所述CCD攝像頭載入的RGB顏色圖像轉(zhuǎn)換為灰度圖像，用I表示灰度值
全文摘要
基于圓形路標(biāo)成像分析的機(jī)器人視覺(jué)定位的方法屬于機(jī)器人視覺(jué)定位領(lǐng)域，其特征在于含有以下步驟設(shè)計(jì)并放置圓形的道路標(biāo)識(shí)，標(biāo)識(shí)識(shí)別包含特定顏色邊緣擬合、RANSAC橢圓擬合以及標(biāo)識(shí)檢驗(yàn)三個(gè)步驟，最后進(jìn)行移動(dòng)體機(jī)器人定位等步驟，具有只需單個(gè)路標(biāo)完成定位，路標(biāo)樣式簡(jiǎn)單，檢測(cè)過(guò)程快且能用于室外光照條件下以及定位快速簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)G01C11/00GK102679960SQ20121014407
公開(kāi)日2012年9月19日 申請(qǐng)日期2012年5月10日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月10日
發(fā)明者楊昉, 王宏 申請(qǐng)人:清華大學(xué)