[發(fā)明專利]基于視覺的移動機器人障礙物檢測方法和裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410182735.0
• 申請日: 2014-04-30
• 公開（公告）號: CN103984037B
• 公開（公告）日: 2017-07-28
• 發(fā)明（設計）人: 郁樹達
• 申請（專利權）人: 深圳市墨克瑞光電子研究院
• 主分類號: G01V8/10
• 分類號: G01V8/10
• 代理公司: 北京友聯(lián)知識產權代理事務所(普通合伙)11343
• 代理人: 尚志峰,汪海屏

技術領域

本發(fā)明涉及機器人控制技術領域，具體而言，涉及到基于視覺的移動機器人障礙物檢測方法和基于視覺的移動機器人障礙物檢測裝置。

背景技術

具有自主運動功能的移動機器人是當前機器人學發(fā)展十分迅速的一個分支，它在科研和工業(yè)領域均得到了極大關注。移動機器人的自主運動是一個不斷循環(huán)的自動過程，對于每一次循環(huán)，機器人首先判斷外部空間中哪些是障礙物，哪些是自由空間，從而在自由空間中設計出一條路徑，并根據(jù)路徑規(guī)劃自身運動命令，最后完成運動。

現(xiàn)有技術中，大多數(shù)障礙物檢測方法主要依賴激光或聲吶等主動傳感器。這種檢測方式存在著抗干擾能力低、價格昂貴等特點。少數(shù)也采用視覺傳感器進行障礙物檢測，這主要歸因于視覺傳感器具有體積小、價格低廉及抗干擾能力強等優(yōu)點。

現(xiàn)有的基于視覺傳感器的機器人障礙物檢測方法方式包括，例如：機器人根據(jù)左右兩個攝像頭所得圖像，計算出左右攝像頭圖像視差，并根據(jù)視差推斷出場景物體相對于機器人的距離，從而定義自由空間和障礙物空間；然而，此類方法僅限于雙目攝像頭，而且由于需要計算圖像視差和使用柵格存儲障礙物信息，因此，計算復雜，實時性較差。又例如：使用單目攝像頭的方法，通過運動補償?shù)霓k法進行障礙物檢測；然而此方法僅限于路面障礙物的檢測，適用范圍僅限于機器人的平面移動，不能適用于空間運動。

發(fā)明內容

有鑒于此，本發(fā)明提供了一種基于視覺的移動機器人障礙物檢測方法和裝置，其運算簡單，既適合于平面移動又適合于空間移動中的障礙物檢測。

一方面，本發(fā)明提出了一種基于視覺的移動機器人障礙物檢測方法，包括：

接收視覺傳感器采集的所述移動機器人所處環(huán)境的圖像信息；

利用同時構圖和定位算法對所述接收的圖像信息進行計算，得到計算結果；

根據(jù)所述計算結果，檢測所述移動機器人所處環(huán)境中的障礙物，

其中，所述計算結果包括：所述環(huán)境的特征幾何基元、視覺傳感器位姿和所述特征幾何基元與所述視覺傳感器位姿之間的可見約束關系。

其中，所述根據(jù)計算結果，檢測所述移動機器人所處環(huán)境的障礙物，包括：

將所述移動機器人所處環(huán)境的三維空間剖分為多個子空間；

根據(jù)所述特征幾何基元和/或所述可見約束關系，標記出所述子空間中的障礙物子空間；

組合所述障礙物子空間。

其中，所述將所述三維空間剖分為多個子空間包括：

采用規(guī)則網(wǎng)格或不規(guī)則組合結構將所述三維空間剖分為多個子空間。

其中，所述采用規(guī)則網(wǎng)格將所述三維空間剖分為多個子空間包括：

將所述三維空間剖分為多個尺寸為預設值的子空間；

或者，

將所述三維空間剖分為多個相同尺寸的子空間；當所述子空間的尺寸大于預設的尺寸下限值、且所述子空間中包含特征幾何基元時，繼續(xù)剖分所述子空間，否則停止剖分所述子空間。

其中，所述特征幾何基元包括：特征幾何點、特征幾何點和特征幾何線段；

所述采用不規(guī)則組合結構將所述三維空間剖分為多個子空間包括：

當特征幾何基元均是特征幾何點時，以特征幾何點為頂點，建立所述不規(guī)則組合結構，以剖分所述三維空間；

當特征幾何基元包含特征幾何點和特征幾何線段時，以特征幾何點為頂點，以特征幾何線段為邊，建立所述不規(guī)則組合結構，以剖分所述三維空間。

其中，所述根據(jù)所述特征幾何基元和/或所述可見約束關系，標記出所述子空間中的障礙物子空間包括：

將滿足第一預設條件的子空間標記為障礙物子空間，所述第一預設條件為：子空間中存在特征幾何基元，或者，子空間中不存在特征幾何基元且子空間與任一約束基元無任何相交部分；

其中，約束基元為：特征幾何基元與與其存在可見約束關系的視覺傳感器位姿共同組成的基元。

其中，所述根據(jù)所述特征幾何基元和/或所述可見約束關系，標記出所述子空間中的障礙物子空間包括：

將滿足第二預設條件的子空間標記為障礙物子空間，所述第二預設條件為：子空間與任一約束基元無任何相交部分；

其中，約束基元為：特征幾何基元與與其存在可見約束關系的視覺傳感器位姿共同組成的基元。

其中，當所述移動機器人的運動空間為二維平面時，在執(zhí)行將所述三維空間剖分為多個子空間的步驟之前，還包括：

根據(jù)所述特征幾何基元和視覺傳感器位姿，計算二維平面方程；

選取所述特征幾何基元中待投影的特征幾何基元；