[發明專利]一種移動機器人前向單目視覺的建模方法

無效

• 申請號: 201110378335.3
• 申請日: 2011-11-24
• 公開（公告）號: CN102542563A
• 公開（公告）日: 2012-07-04
• 發明（設計）人: 張學習;謝云;謝振南
• 申請（專利權）人: 廣東工業大學
• 主分類號: G06T7/00
• 分類號: G06T7/00;G06T5/00
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 林麗明

技術領域

本發明屬于移動機器人的視覺系統領域，特別涉及一種移動機器人前向單目視覺的建模方法。?

背景技術

視覺是人類最重要的感覺器官，人類所獲得的大部分外界信息都來自視覺。隨著人類對自然世界的不斷探索，人們總希望能夠通過某種數字化機器來實現人類視覺的功能，自動地獲取外部世界的信息。建立一個能夠如人類一樣快速、精確地感知外界變化的機器視覺系統一直以來是機器視覺研究的重點。機器視覺是計算機視覺和人工智能在機器人學中的應用,并隨著機器人學以及計算機視覺和人工智能的發展而產生和發展。?

從硬件結構上來看，常用的視覺傳感器可以分為全局視覺、單個攝像機視覺、雙攝像機立體視覺和全向視覺。?從軟件處理的角度來看，機器視覺系統主要分為靜止視覺、移動視覺和立體視覺，其中靜止視覺的研究比較成熟。對于移動機器人而言，單個攝像機視覺系統由于具有性價比高、實時性好等優點，而具有廣泛的應用前景。?

而目前大多數方法集中在對在移動機器人單目視覺定位應用進行算法的仿真實驗、對移動機器人前向單目視覺的攝像機標定、對動態目標的識別上。上述方法并沒有對目標值與實測值間的誤差結果進行定量分析，沒有建立相應的觀測模型為數據處理算法提供參數依據。?

發明內容

本發明的目的是針對現有技術的不足，提供一種移動機器人前向單目視覺的建模方法，本發明有效的實現移動機器人目標值與實測值間的誤差結果的確定，從而實現機器人目標的快速、精確識別。?

本發明目的通過以下技術方案予以實現：?

一種移動機器人前向單目視覺的建模方法，包括獲得目標信息過程及建立前向單目視覺觀測模型過程；其中：

所述獲得目標信息過程包括以下步驟：

11）采集目標圖像信息；

12）對步驟11）獲得的圖像信息進行圖像預處理；

13）將步驟12）預處理后的圖像進行圖像分割；

14）對步驟13）分割后的圖像進行特征提取，得到特征提取信號；

15）對特征提取信號進行目標識別，獲得目標信息；

所述建立前向單目視覺觀測模型過程包括以下步驟：

21）通過目標信息確定目標中心在機器人體坐標系中坐標，得到真實檢測結果；

22）采用測量工具確定目標中心在機器人體坐標系中坐標，得到理想檢測結果；

23）采用參數估計方法計算真實檢測結果與理想檢測結果之間的誤差分布模型參數，得到前向單目視覺的觀測模型。

所述步驟13）的圖像分割是基于顏色的閾值分割法。?

所述步驟14）的特征提取具體包括以下步驟：?

111）利用鄰域平均法實現圖像去噪；

112）利用閾值法平滑圖像；

113）對目標特征屬性進行計算得到特征信號。

所述步驟15）的目標識別是采用視覺標定實現。?

所述的視覺標定是將目標中心在圖像坐標系中的坐標映射到機器人坐標系的坐標；其中目標中心在圖像坐標系中的坐標通過特征提取信號確定。?

有益效果：有效的實現移動機器人的目標測量值與實測值之間的誤差結果，能夠快速精確的識別機器人的目標。?

附圖說明

圖1?為本發明的前向單目視覺的工作框圖。?

圖2?為本發明的主光軸與水平面的夾角示意圖。?

圖3（a）為本發明的縱向的測距示意圖。?

圖3（b）為本發明的橫向的測距示意圖。?

圖4?為本發明的實際距離檢測結果直方圖。?

圖5?為本發明的擬合后的距離直方圖。?

圖6為本發明的前向單目視覺方差分布圖。?

圖7為本發明的前向單目視覺目標定位結果。?

具體實施方式

（一）前向單目視覺的軟硬件設計?

1、前向單目視覺的硬件設計

前向單目視覺由USB彩色數字攝像機和調節機構組成。整套設備在調整好后可固定安裝，以確保在使用過程中不會出現松動、移位等影響視覺標定的現象。其中，調節機構將整套設備固定在機器人車體上，并可以調節設備的高度和姿態，使攝像機能觀測到機器人附近特定區域的圖像，并保證采集圖像不會出現歪曲、偏移等現象。在本實施例中其所測的目標為一個目標球。

2、前向單目視覺的軟件設計?

前向單目視覺的軟件處理包括圖像采集、圖像預處理、圖像分割、特征提取和目標識別等模塊，工作框圖如圖1所示。