[發(fā)明專利]基于單個路標的視覺定位與導(dǎo)航方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910070405.1
• 申請日: 2009-09-11
• 公開（公告）號: CN101660908A
• 公開（公告）日: 2010-03-03
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 賈云偉;王聃;曹作良
• 申請（專利權(quán)）人: 天津理工大學(xué)
• 主分類號: G01C11/00
• 分類號: G01C11/00;G01C21/00
• 代理公司: 天津佳盟知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 侯 力

1.一種基于單個路標的機器人視覺定位方法，其特征在于該定位方法包括如下步驟：

第一、路標的設(shè)計

該路標為表盤式組合結(jié)構(gòu)，路標主體是半徑為R的圓盤，圓盤圓心為路標中心，圓盤上設(shè)有用于機器人定位的第一輔助部分和指示下一路標所在方向的第二輔助部分；路標的主體采用黃色，第一輔助部分采用藍色，第二輔助部分采用紫色；

第二、路標鋪設(shè)

首先確定機器人的移動路徑，然后將路標間隔鋪設(shè)在移動路徑上方，鋪設(shè)時，使當(dāng)前路標的中心點及其第二輔助部分的中心點和下一路標的中心點及其第一輔助部分的中心點位于同一條直線上；

第三、路標的識別與定位

令機器人起始時位于第一個路標下方，由機器人對路標進行圖像采集，并對圖像進行顏色識別，利用模板匹配確定在圖像坐標系中路標的中心坐標(x，y)，利用統(tǒng)計平均坐標確定在圖像坐標系中路標第一輔助部分的中心坐標(x₁，y₁)和第二輔助部分的中心坐標(x₂，y₂)；

第四、機器人的定位

1)、機器人的相對定位

令MO₁N為路標坐標系，M’O₁’N’為路標坐標系在圖像中的投影，則機器人在圖像中相對于路標坐標系的坐標為

Δm＝-l×sin(θ-β)

Δn＝-l×cos(θ-β)

β=arctanx1-xy1-y]]>

θ=arctanx0-xy0-y]]>

其中，l為圖像中路標距圖像中心的距離；β為圖像中路標坐標系N’軸與機器人前進方向的夾角，θ為圖像中心和路標中心連線與機器人前進方向的夾角，(x₀，y₀)代表機器人在圖像中的坐標；

2)、機器人的絕對定位

假設(shè)路標在世界坐標系X_wO_wY_w中的坐標為(X，Y)，則機器人在世界坐標系中的絕對坐標(X′，Y′)為

X′＝X+Lsin(α-λ)

Y′＝Y(jié)-Lcos(α-λ)

其中L＝l/k；λ＝θ-β；α為世界坐標系與路標坐標系的夾角，若路標坐標系相對于世界坐標系發(fā)生逆時針旋轉(zhuǎn)則α為正，反之為負，k為圖像坐標系與世界坐標系的比例系數(shù)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于圖像坐標系與世界坐標系的比例系數(shù)k的計算方法如下：

統(tǒng)計與路標同高度的長度為Lcm的線段在圖像中的像素個數(shù)n，則比例系數(shù)為：

k=nLcm.]]>

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于第三步路標的識別與定位中對圖像進行顏色識別的處理區(qū)域為邊長4kR～6kR的方形區(qū)域，路標主體半徑R的取值范圍一般為10～30cm。