[發明專利]視覺導航方法和裝置以及機器人

有效

• 申請號: 201410062704.1
• 申請日: 2014-02-24
• 公開（公告）號: CN104864849B
• 公開（公告）日: 2017-12-26
• 發明（設計）人: 張汝民;劉迪軍;蘇國彬
• 申請（專利權）人: 電信科學技術研究院
• 主分類號: G01C11/04
• 分類號: G01C11/04
• 代理公司: 北京銀龍知識產權代理有限公司11243
• 代理人: 許靜,黃燦

技術領域

本發明涉及視覺定位導航技術領域，具體來說，涉及一種視覺導航方法和裝置以及機器人。

背景技術

傳統的機器人定位包括GPS、慣性導航系統等，其中，GPS用途廣泛、精度高，但受環境影響大，而慣性導航系統則可以完全自主且頻率高，但是噪聲影響大；GPS/慣性導航系統融合定位則是當今機器人導航中最常用的組合導航定位方法之一，可以有效利用各自的優勢，取長補短。但是，在實際應用中，很多場合下GPS信號會受到遮擋而無法使用，進而導致系統整體定位精度下降很快。

為了解決上述問題，目前使用的大多數方法都是在尋找GPS之外的可靠定位，其中有一類就是視覺方法，其是通過前后幀圖像相匹配的特征點在三維空間的位置變化來估計車體運動，很好的克服了傳統定位方法所存在的缺陷，而視覺方法作為傳統定位方法的有效補充也得到了越來越多的關注，同時，人們也對其提出了越來越高的要求。

目前，現有的視覺方法普遍是基于雙目立體相機來實現的，這種基于雙目立體相機的視覺方法具有較高的定位精度，然而，其也存在著諸多不足之處，例如，標定比較困難，且誤差不易控制，同時由于是通過兩個攝像機同時采集圖像的，從而也導致了數據量較大，不易控制處理速度，實時性較差。

基于此種情況下，為了滿足人們越來也高的要求，所以，研發一種實時性好、且容易控制，同時精確度又高的視覺方法或者裝置就成為了業內亟需解決的問題。

發明內容

針對相關技術中的問題，本發明提出一種視覺導航方法和裝置以及機器人。

為實現上述目的，根據本發明的一方面，提供了一種視覺導航方法。

該視覺導航方法包括：基于采集的環境圖像，得到該環境圖像的多個環境子圖；對環境子圖進行區域匹配處理，確定至少兩個環境子圖之間的視差；根據確定出的視差，確定環境圖像中的物體的坐標，并根據該坐標進行導航。

其中，基于采集的環境圖像，得到該環境圖像的多個環境子圖的實現方式包括通過單個攝像機采集環境圖像，并通過該攝像機主鏡頭內的微透鏡陣列得到該環境圖像的多個環境子圖。

此外，該視覺導航方法還包括：在對每個環境子圖進行區域匹配處理之前，對每個環境子圖進行預處理，以消除每個環境子圖上的噪聲信號。

其中，上述預處理包括基于空域的去噪聲處理、和/或基于頻域的去噪聲處理。

其中，至少兩個環境子圖包括上述微透鏡陣列中至少兩個相鄰的微透鏡所得到的環境子圖。

并且，至少兩個相鄰的微透鏡所得到的環境子圖包括基于水平方向上的至少兩個相鄰的微透鏡所得到的環境子圖、和/或基于垂直方向上的至少兩個相鄰的微透鏡所得到的環境子圖。

其中，區域匹配處理包括匹配代價計算、和/或匹配代價疊加。

根據本發明的另一方面，提供了一種視覺導航裝置。

該視覺導航裝置包括：圖像采集模塊，用于基于采集的環境圖像，得到該環境圖像的多個環境子圖；視差確定模塊，用于對環境子圖進行區域匹配處理，確定至少兩個環境子圖之間的視差；視覺導航模塊，用于根據確定出的視差，確定環境圖像中的物體的坐標，并根據該坐標進行導航。

其中，圖像采集模塊包括單個攝像機，且該攝像機的主鏡頭內設置有微透鏡陣列。

此外，該視覺導航裝置還包括：圖像處理模塊，用于在對每個環境子圖進行區域匹配處理之前，對每個環境子圖進行預處理，以消除每個環境子圖上的噪聲信號。

其中，在對每個環境子圖進行預處理時，圖像處理模塊可用于對每個環境子圖進行基于空域的去噪聲處理、和/或基于頻域的去噪聲處理。

其中，至少兩個環境子圖包括上述微透鏡陣列中至少兩個相鄰的微透鏡所得到的環境子圖。

并且，至少兩個相鄰的微透鏡所得到的環境子圖包括基于水平方向上的至少兩個相鄰的微透鏡所得到的環境子圖、和/或基于垂直方向上的至少兩個相鄰的微透鏡所得到的環境子圖。

其中，區域匹配處理包括匹配代價計算、和/或匹配代價疊加。

根據本發明的又一方面，提供了一種機器人，該機器人具有上述的視覺導航裝置。