[發(fā)明專利]一種RoboCup中型組機器人全景視覺系統(tǒng)構(gòu)建方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610914434.1
• 申請日: 2016-10-20
• 公開（公告）號: CN107962593A
• 公開（公告）日: 2018-04-27
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 樸松昊
• 申請（專利權(quán)）人: 哈爾濱工大天才智能科技有限公司
• 主分類號: B25J19/02
• 分類號: B25J19/02;B25J19/04
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種RoboCup中型組機器人全景視覺系統(tǒng)構(gòu)建方法，屬于視覺機器人技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

機器人足球是足球運動與機器人學(xué)等高新技術(shù)結(jié)合的產(chǎn)物，它的遠(yuǎn)景目標(biāo)之一是使機器人足球隊?wèi)?zhàn)勝人類足球隊；機器人足球賽是由實物機器人或仿真機器人進行的足球賽，比賽規(guī)則與人類正規(guī)的足球賽類似；實物機器人足球隊的研制涉及計算機、自動控制、傳感與感知融合、無線通訊、精密機械和仿生材料等眾多學(xué)科的前沿研究與綜合；集成概括地說機器人足球是以體育競賽為載體的前沿科研競爭和高科技對抗，是培養(yǎng)信息自動化科技人才的重要手段，同時也是展示高科技進展的生動窗口和促進科技成果實用化和產(chǎn)業(yè)化的新途徑；任何一個學(xué)科的發(fā)展與進步都會推動工業(yè)技術(shù)的進步，甚至?xí)右慌滦彤a(chǎn)業(yè)的發(fā)展。機器人足球比賽的目的是通過一個友好的比賽平臺來推動機器人技術(shù)的發(fā)展和多智能體的研究；足球機器人的設(shè)計綜合了機械、電子、控制、模式識別、圖像處理和人工智能等多個領(lǐng)域；足球機器人系統(tǒng)必須具有高度的實時性和準(zhǔn)確度；機器人視覺系統(tǒng)作為環(huán)境信息的重要輸入環(huán)節(jié)，其性能的優(yōu)劣將直接影響到整套機器人系統(tǒng)功能的好壞；全景視覺觀察范圍比較大，具有360度的視角，所以在機器人足球競賽中也很受重視。機器人比賽的目標(biāo)任務(wù)就是盡可能地往對方球門進球，同時，避免對方隊員向我方球門進球；在整個比賽過程中，足球作為一個首要目標(biāo)，這就要求機器人能以較高的精度去定位球的方向和位置，由于常規(guī)反射面會給球帶來徑向形變，這就對球的識別造成了一定困難，進而影響到足球的定位。

發(fā)明內(nèi)容

為解決上述問題，本發(fā)明提出了一種RoboCup中型組機器人全景視覺系統(tǒng)構(gòu)建方法，對機器人全景視覺硬件部分的全向反射鏡進行研究，將全向反射鏡與攝像機聯(lián)合使用來構(gòu)成全景視覺的方法會帶來圖像的變形，這就需要結(jié)合系統(tǒng)需要并根據(jù)攝像機的參數(shù)來設(shè)計反射鏡的形狀以便進行修正。

本發(fā)明的RoboCup中型組機器人全景視覺系統(tǒng)構(gòu)建方法，所述方法包括以下步驟：

第一步，基于反射面的全景視覺會造成全景圖像存在較大形變，尤其是比賽場地中球的全景圖像存在較大的徑向形變，對反射面的設(shè)計目標(biāo)進行確定；

第二步，對全景視覺的成像模型進行分析，對單視點全景成像模型的公式進行了推導(dǎo)，并且分析了非單視點的兩種情況；

第三步，結(jié)合RoboCup中型組比賽的要求，針對足球這個主要目標(biāo)，對反射面進行成像模擬并且分析球的徑向形變的問題；

第四步，根據(jù)基于球的無形變的全景反射鏡面的設(shè)計方法進行了反射面設(shè)計，還進行了實物加工，并給出了全景圖像。

進一步地，所述第一步中的反射面的設(shè)計目標(biāo)為使球徑向形變較小。

進一步地，所述第二步中的非單視點的兩種情況包括水平場景無畸變和垂直場景無畸變成像。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本發(fā)明的RoboCup中型組機器人全景視覺系統(tǒng)構(gòu)建方法，對機器人全景視覺硬件部分的全向反射鏡進行研究，將全向反射鏡與攝像機聯(lián)合使用來構(gòu)成全景視覺的方法會帶來圖像的變形，這就需要結(jié)合系統(tǒng)需要并根據(jù)攝像機的參數(shù)來設(shè)計反射鏡的形狀以便進行修正。

具體實施方式

本發(fā)明的RoboCup中型組機器人全景視覺系統(tǒng)構(gòu)建方法，所述方法包括以下步驟：

第一步，基于反射面的全景視覺會造成全景圖像存在較大形變，尤其是比賽場地中球的全景圖像存在較大的徑向形變，對反射面的設(shè)計目標(biāo)進行確定；

第二步，對全景視覺的成像模型進行分析，對單視點全景成像模型的公式進行了推導(dǎo)，并且分析了非單視點的兩種情況；

第三步，結(jié)合RoboCup中型組比賽的要求，針對足球這個主要目標(biāo)，對反射面進行成像模擬并且分析球的徑向形變的問題；

第四步，根據(jù)基于球的無形變的全景反射鏡面的設(shè)計方法進行了反射面設(shè)計，還進行了實物加工，并給出了全景圖像。

所述第一步中的反射面的設(shè)計目標(biāo)為使球徑向形變較小。

所述第二步中的非單視點的兩種情況包括水平場景無畸變和垂直場景無畸變成像。

本發(fā)明的RoboCup中型組機器人全景視覺系統(tǒng)構(gòu)建方法，對機器人全景視覺硬件部分的全向反射鏡進行研究，將全向反射鏡與攝像機聯(lián)合使用來構(gòu)成全景視覺的方法會帶來圖像的變形，這就需要結(jié)合系統(tǒng)需要并根據(jù)攝像機的參數(shù)來設(shè)計反射鏡的形狀以便進行修正。

上述實施例，僅是本發(fā)明的較佳實施方式，故凡依本發(fā)明專利申請范圍所述的構(gòu)造、特征及原理所做的等效變化或修飾，均包括于本發(fā)明專利申請范圍內(nèi)。