[發明專利]機器人視覺跟蹤方法

有效

• 申請號: 201611094744.X
• 申請日: 2016-11-30
• 公開（公告）號: CN106780539B
• 公開（公告）日: 2019-08-20
• 發明（設計）人: 張超;王芳;李楠;呂翀
• 申請（專利權）人: 航天科工智能機器人有限責任公司
• 主分類號: G06T7/207
• 分類號: G06T7/207;G06T7/277;G06T7/90
• 代理公司: 北京鼎承知識產權代理有限公司 11551
• 代理人: 管瑩;肖琨

本發明提供了一種機器人視覺跟蹤方法，包括：目標選擇步驟，用于使用矩形框在當前幀的視頻圖像上選擇圖像作為將要跟蹤的目標，以獲得目標模型；位置信息獲得步驟，用于基于所述矩形框的尺寸，獲得所述目標的位置信息模板；顏色及位置信息融合步驟，用于融合所述目標的顏色信息和位置信息模板以生成五通道圖像；直方圖生成步驟，用于根據所述五通道圖像來生成用于表征所述目標模型的直方圖；目標匹配步驟，用于在下一幀的視頻圖像上通過粒子濾波方法獲得與所述目標最佳匹配的估計目標；以及目標判斷步驟，用于判定所述估計目標是否為所述目標，以確定是否跟蹤所述目標。

技術領域

本發明涉及機器人人工智能領域，具體涉及地面移動機器人在室內外環境中的視覺跟蹤方法。

背景技術

智能移動機器人是一類能夠通過傳感器感知環境和自身狀態，實現在有障礙物的環境中面向目標的自主導航運動，從而完成預定任務的機器人系統。視覺跟蹤為移動機器人的定位導航、路徑規劃、人機交互、目標監控，以及基于移動機器人的人體行為分析、人臉識別等任務提供穩定的目標位置、速度和加速度等信息。具有視覺跟蹤功能的移動機器人被廣泛應用于軍事、反恐防暴、宇宙探測、娛樂、社會服務等領域。

基于顏色特征的Mean shift目標跟蹤方法具有很好的實時性，但該方法只能跟蹤目標最主要的顏色成分，丟失了其他顏色成分信息，并且也丟失了目標顏色組成的位置關系，導致非常容易受到環境中相近顏色的干擾。

發明內容

鑒于以上問題，本發明提供了一種機器人視覺跟蹤方法，其通過加入了目標顏色位置信息，并通過粒子濾波實現對目標的跟蹤，從而提高了跟蹤的穩定性。

根據本發明的一方面，所述機器人視覺跟蹤方法包括：

目標選擇步驟，用于使用矩形框在當前幀的視頻圖像上選擇圖像作為將要跟蹤的目標，以獲得目標模型；

位置信息獲得步驟，用于基于所述矩形框的尺寸，獲得所述目標的位置信息模板；

顏色及位置信息融合步驟，用于融合所述目標的顏色信息和位置信息模板以生成五通道圖像；

直方圖生成步驟，用于根據所述五通道圖像來生成用于表征所述目標模型的直方圖；

目標匹配步驟，用于在下一幀的視頻圖像上通過粒子濾波方法獲得與所述目標最佳匹配的估計目標；以及

目標判斷步驟，用于判定所述估計目標是否為所述目標，以確定是否跟蹤所述目標。

根據實施例，在所述目標判斷步驟判定所述估計目標是所述目標時，通過比例積分控制，使超聲雷達正對所述目標，并通過比例積分控制，跟蹤所述目標。

根據實施例，在所述目標判斷步驟判定所述估計目標不是所述目標時，則判定是否結束跟蹤所述目標或繼續尋找所述目標。

根據實施例，所述顏色及位置信息融合步驟包括將表示所述目標的顏色信息的H、S、V三通道顏色信息以及所述矩形框的x和y方向的兩通道目標顏色分布的相對位置信息模板進行融合，以生成具有所述矩形框的尺寸的所述五通道圖像，其中所述五通道圖像的每一個像素為包括顏色分量H、S、V、以及方向分量x、y的五維向量。

根據實施例，所述粒子濾波方法包括：

基于狀態轉移矩陣、所述目標在獲得上一幀圖像時的目標模型以及噪聲，估計所述目標在獲得所述當前幀時的目標模型；

在所述當前時刻的目標模型周圍分布預定數量的具有所述矩形框的尺寸的粒子，以獲得粒子模型；

針對當前時刻的粒子的集合，基于Bhattacharyya系數計算各個權重值，其中Bhattacharyya系數由表征所述粒子模型的直方圖以及表征所述目標模型的直方圖計算得到；以及