[發(fā)明專利]基于分布式視覺傳感網(wǎng)絡(luò)的移動導(dǎo)航系統(tǒng)

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910199727.6
• 申請日: 2009-12-01
• 公開（公告）號: CN101739027A
• 公開（公告）日: 2010-06-16
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 蔣平;王曉年;朱勁;程宇;成季剛
• 申請（專利權(quán)）人: 蔣平
• 主分類號: G05D1/00
• 分類號: G05D1/00;G01C11/00
• 代理公司: 上海光華專利事務(wù)所 31219
• 代理人: 余明偉;尹麗云

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于通信與控制技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種移動導(dǎo)航系統(tǒng)，尤其涉及一種基 于分布式視覺傳感網(wǎng)絡(luò)的移動導(dǎo)航系統(tǒng)。

背景技術(shù)

現(xiàn)有移動機(jī)器人和智能車導(dǎo)航通常借助于一個車載中央計算機(jī)和視覺系統(tǒng) 試圖模仿人類大腦實(shí)現(xiàn)集中的環(huán)境檢測和信息處理，以使機(jī)器人獲得自主移動和 行為能力。但是由于動態(tài)變化和非結(jié)構(gòu)化的環(huán)境，這類研究面臨著一個實(shí)現(xiàn)復(fù)雜 性的瓶頸問題。例如，為了完成自主導(dǎo)航，需要在認(rèn)知和知識表示方面投入相當(dāng) 大的力量，要花費(fèi)很大的計算量，通過可視路標(biāo)來回答諸如“我在哪里？”和“我 現(xiàn)在應(yīng)當(dāng)做什么？”“我到過這個地方嗎？”這樣的基礎(chǔ)問題，這些問題分別對 應(yīng)著定位、路徑規(guī)劃和地圖創(chuàng)建。為了解決這些基本問題，機(jī)器人必須具備強(qiáng)大 的數(shù)據(jù)存儲、信息收集、推理和規(guī)劃能力。盡管人類具備回答這些問題的智能， 但機(jī)器人即使具備了強(qiáng)大的計算和存儲能力，仍難以可靠地應(yīng)對復(fù)雜環(huán)境中的導(dǎo) 航問題。其結(jié)果是，如今的自主機(jī)器人通常配備有一個“超級計算機(jī)”來完成 集中信息處理和復(fù)雜的決策，勉強(qiáng)實(shí)現(xiàn)一個基本的智能系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，包括運(yùn)動控制、 路徑規(guī)劃、任務(wù)分割層。試圖實(shí)現(xiàn)如人類的集中導(dǎo)航方式面臨如下技術(shù)難點(diǎn)，從 而嚴(yán)重影響這一方案的可靠性和實(shí)用性：

1、就圖像處理和場景理解而言，通過針孔投影模型(僅脊椎動物使用)將 3D世界投影到2D圖像平面上，使得運(yùn)動分析自身表現(xiàn)出病態(tài)性，比如，旋轉(zhuǎn)和 移動以一種無法分解的方式混合在一起，這給實(shí)現(xiàn)有效可靠的機(jī)器人導(dǎo)航帶來了 困難。

2、就運(yùn)動控制而言，由于攝像機(jī)的運(yùn)動而造成的視角變化，頭部攝像機(jī)這 種布置方式引入了更多的不確定性。環(huán)境的變化與機(jī)器人的運(yùn)動在光流上混合起 來，而光流是機(jī)器人運(yùn)動控制的關(guān)鍵信息。

3、就行為協(xié)調(diào)而言，當(dāng)今方法需要維持一個集中的行為網(wǎng)絡(luò)，以形成反射 行為。困難在于，各種行為交織在一起，使得網(wǎng)絡(luò)的改動和行為結(jié)果的預(yù)測都很 困難。

4、就路徑規(guī)劃而言，當(dāng)前的方法通常是在可視路標(biāo)的基礎(chǔ)上從地理環(huán)境中 抽象出拓?fù)涞貓D，規(guī)劃則在拓?fù)涞貓D上進(jìn)行。規(guī)劃所得的路徑又要轉(zhuǎn)換回幾何空 間中，以完成實(shí)時控制。這使得規(guī)劃與控制的連接相當(dāng)復(fù)雜。

5、就任務(wù)制定而言，從視覺傳感器中發(fā)現(xiàn)語義對實(shí)時應(yīng)用而言是很復(fù)雜的， 為了表示和解釋語義，一個任務(wù)級的規(guī)劃需要大量的計算和存儲空間。

因此將這樣的集中智能機(jī)器人或智能車廣泛應(yīng)用于我們的日常生活中，無論 是從可靠性還是經(jīng)濟(jì)性考慮，在目前技術(shù)水平下都是非常不切實(shí)際的。為此一些 通過人為改變環(huán)境以降低集中處理難度的導(dǎo)航技術(shù)被應(yīng)用于實(shí)際中，如激光引導(dǎo) 和磁軌引導(dǎo)的自動導(dǎo)引車，但目前這些方案只能工作于相對固定的簡單環(huán)境中， 如工廠生產(chǎn)線間的部件搬運(yùn)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是：提供一種基于分布式視覺傳感網(wǎng)絡(luò)的移動導(dǎo) 航系統(tǒng)。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案。

一種基于分布式視覺傳感網(wǎng)絡(luò)的移動導(dǎo)航系統(tǒng)，包括視覺網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，移動物 體；所述視覺網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)主要由多個視覺傳感器通過無線或有線網(wǎng)絡(luò)相連構(gòu)成，用 以提供一個智能環(huán)境；所述移動物體帶有可以同所述視覺網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)通信的控制 盒，由所述視覺網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)控制運(yùn)動。

作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述視覺傳感器包括攝像頭，微處理器；所述 攝像頭用以攝取視頻信息；所述微處理器用以對所述視頻信息進(jìn)行的實(shí)時的光流 提取，背景圖像的變化監(jiān)測，侵入物體監(jiān)測，確定運(yùn)動實(shí)體，輸出具有實(shí)體標(biāo)記 的或有語義的目標(biāo)運(yùn)動信息。

作為本發(fā)明的另一種優(yōu)選方案，所述攝像頭為CMOS攝像頭或閉路監(jiān)控攝像 頭；所述攝像頭設(shè)有嵌入式軟件引擎，所述嵌入式軟件引擎包括路由模塊，視覺 感知模塊，運(yùn)動行為控制模塊；所述路由模塊用以接收所述移動物體發(fā)來的關(guān)于 目的地方向的詢問信息，通過多跳詢問路由表確認(rèn)到往目的地的支路；所述視覺 感知模塊用以實(shí)現(xiàn)所述移動物體及侵入目標(biāo)的識別與跟蹤；所述運(yùn)動行為控制模 塊用以實(shí)時響應(yīng)視覺感知模塊，動態(tài)調(diào)整運(yùn)動路徑，以獲得無碰撞、符合運(yùn)動約 束、具有最短到達(dá)時間的安全驅(qū)動控制。

作為本發(fā)明的再一種優(yōu)選方案，所述視覺網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)為分布式視覺網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。