[發明專利]用于機器人平臺的壓縮紅外方位測量系統及其實現方法

有效

• 申請號: 201210252872.8
• 申請日: 2012-07-20
• 公開（公告）號: CN102798373A
• 公開（公告）日: 2012-11-28
• 發明（設計）人: 王國利;馮國棟;楊岳彬;郭雪梅
• 申請（專利權）人: 中山大學
• 主分類號: G01C1/00
• 分類號: G01C1/00
• 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

本發明涉及機器人感知領域，具體涉及機器人對人體目標的動作發生的方位信息的感知。

背景技術

目標定位是人機交互中重要且富有挑戰性的問題。方位測量以其輕量級、靈活的優點在目標定位與跟蹤等領域中得到了廣泛應用。對于人體運動目標方位測量而言，已有的基于激光，超聲傳感器的方位測量方法無法區分運動人體與障礙物，且所采用的主動式方位測量方法需要不間斷的主動測量才能實現對目標的實時方位測量，因此存在能量的過度消耗。基于計算機視覺的方位測量需要利用計算復雜度高的算法從冗余的海量圖像數據中提取方位信息，并且這些算法對光照、背景的變化極為敏感。移動機器人平臺存在固有的資源限制，因此有必要探索新的適用于移動機器人平臺的被動式輕量級人體運動目標方位測量系統。

發明內容

本發明提供了一種節省能量、結構簡單、成本低廉、適用范圍廣、能區分人體運動目標與一般障礙物的用于機器人平臺的壓縮紅外方位測量系統及其實現方法。

為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案是：提供一種用于機器人平臺的壓縮紅外方位測量系統，包括測量人體運動目標的檢測元件和方位測量對照表，所述檢測元件為結合菲涅耳透鏡的熱釋電紅外傳感器，檢測元件經過掩膜處理后對人體運動目標測量，所述方位測量對照表記錄有檢測元件輸出的電平值與目標方位角測量值的一一對應關系，可以將檢測元件輸出的電平值轉化為目標的方位角。

其中所述檢測元件輸出的電平值為高電平和低電平兩種，檢測到人體運動目標則輸出高電平，未檢測到人體運動目標則輸出低電平。

所述檢測元件有多個。

所述多個檢測元件經掩膜調制，將機器人視場分為可見部分和不可見部分。

所述人體運動目標根據掩膜設計的不同可以為一個或多個，但目標數小于或等于檢測元件的數目。

同時，本發明還提供一種用于機器人平臺的壓縮紅外方位測量系統的實現方法，包括以下步驟：

步驟1、根據方位測量要求，確定結合菲涅耳透鏡的熱釋電紅外傳感器，即檢測元件的數量；

步驟2、根據待檢測人體運動目標的數目設計掩膜，將機器人視場分為可見部分和不可見部分；

步驟3、設計方位測量對照表，將檢測元件輸出的電平值和目標的方位角一一對應；

步驟4、檢測元件對人體運動目標進行測量，輸出電平值；

步驟5、查方位測量對照表，得到目標方位角。

進一步地，所述檢測元件的數量小于或等于人體運動目標方位角數量。

進一步地，所述檢測元件輸出的電平值為高電平和低電平兩種，檢測到人體運動目標則輸出高電平，未檢測到人體運動目標則輸出低電平。

進一步地，所述方法根據掩膜設計的不同可以檢測一個或多個人體運動目標，但目標數目需小于或等于檢測元件的數目。

進一步地，所述掩膜為涂有黑色油漆的不銹鋼或其它可屏蔽人體熱輻射的材料制成。

與現有技術相比，有益效果是：

1.???????本發明可以敏感檢測人體運動引起的紅外輻射變化，即可以直接區分人體運動目標與一般障礙物；?

2.???????本發明中熱釋電紅外傳感器是感知紅外輻射變化的被動檢測元件，其被動感知方式相對于傳統的主動測量方式可以節省能量；?

3.???????本發明選用的熱釋電紅外傳感器不受光照條件變化、背景變化的影響，增加了適用范圍；

4.???????本發明通過壓縮感知方式提高了感知效率，可利用較少的檢測元件數目實現人體運動目標的方位角測量，即檢測元件數目可小于目標方位角數目；

5.???????本發明通過查表的方式即可實現人體運動目標的方位測量，屬于輕量級的方位測量系統，不存在對計算資源的過度索取；

6.???????本發明成本低且設計靈活。

附圖說明

圖1是機器人視場區域劃分示意圖；

圖2是熱釋電紅外傳感器掩膜調制示意圖；

圖3是壓縮紅外方位測量系統示意圖；

圖4是單目標方位測量的掩膜設計示意圖；

圖5是多目標方位測量的掩膜設計示意圖；

其中：1，機器人；2，單區域；3，雙區域；4，機器人視場；5，熱釋電紅外傳感器；6，菲涅耳透鏡；7，掩膜；8，多個熱釋電紅外傳感器；9，多個熱釋電紅外傳感器的頂視圖；10，多個熱釋電紅外傳感器的側視圖。

具體實施方式