[發明專利]一種基于雙目視覺的帶電作業機器人目標跟蹤方法

有效

• 申請號: 201710204543.9
• 申請日: 2017-03-30
• 公開（公告）號: CN107030693B
• 公開（公告）日: 2019-09-13
• 發明（設計）人: 郭毓;吳巍;郭健;蘇鵬飛;吳禹均;韓昊一;李光彥;黃穎;湯馮煒;林立斌
• 申請（專利權）人: 南京理工大學
• 主分類號: B25J9/16
• 分類號: B25J9/16
• 代理公司: 南京理工大學專利中心 32203
• 代理人: 孟睿

1.一種基于雙目視覺的帶電作業機器人目標跟蹤方法，其特征在于，步驟如下：

步驟1，采集雙目攝像頭包括目標在內的當前幀圖像；

步驟2，判斷雙目攝像頭中左攝像頭圖像中是否存在標記好的目標區域，若是，則直接執行步驟3；若否，則標記并初始化目標，然后執行步驟3；所述初始化目標是指，獲取目標中心點在左攝像頭圖像中的位置以及目標在左相機圖像中的尺度信息；

步驟3，采用顏色紋理融合特征描述目標區域，具體為：

步驟3-1，選取目標HSV模型中的H分量作為目標的顏色特征，并對該特征分量進行降維處理；

步驟3-2，將雙目左攝像頭圖像灰度化，采用加入抗擾因子的具有灰度尺度和旋轉不變等價LBP紋理模型作為目標的紋理特征分量如下式所示，

其中，函數P為以左攝像頭圖像任意像素點n_c為中心，半徑為R個像素的環形鄰域上的像素點個數，g_c為像素點n_c的灰度值，g_p為像素點n_c環形鄰域上第p個像素點的灰度值，p∈P，a為抗擾因子，riu2代表了旋轉不變等價模式，U(LBP_P,R)是用來度量用二進制數表示的LBP值在空間上0與1模式的變換次數；

步驟3-3，由步驟3-1獲取的目標顏色特征分量和步驟3-2獲取的目標紋理特征分量計算目標顏色紋理融合特征直方圖；

步驟4，采用基于均值偏移的目標跟蹤方法對左攝像頭圖像的目標區域進行跟蹤，獲得目標在左攝像頭當前幀圖像中的位置和尺度信息；在所述基于均值偏移的目標跟蹤方法中，采用顏色紋理融合特征直方圖作為目標模型的特征直方圖；

步驟5，采用模板匹配的方法獲取目標在右攝像頭圖像中的位置，并根據雙目立體視覺三維測量原理計算目標在世界坐標系下的坐標；

步驟6，獲取雙目攝像頭下一幀圖像；

步驟7，利用左攝像頭當前幀圖像中目標的尺度信息，采用基于成像原理和移動約束的尺度估計方法對目標在左攝像頭圖像中的尺度進行估計，對左攝像頭下一幀圖像中需要跟蹤的目標區域進行尺度矯正。

2.如權利要求1所述基于雙目視覺的帶電作業機器人目標跟蹤方法，其特征在于，步驟5中，所述模板匹配方法采用歸一化相關系數法，歸一化相關系數表示為：

其中，

式中，T為模板圖像，I為待匹配圖像，M、N為模板圖像的寬和高，T(x′,y′)為模板圖像中坐標為(x′,y′)的像素值，T(x″,y″)為模板圖像中(x″,y″)的像素值，I(x+x′,y+y′)為待匹配圖像坐標為(x+x′,y+y′)的像素值，I(x+x″,y+y″)為待匹配圖像坐標為(x+x″,y+y″)的像素值，T′(x′,y′)、I′(x+x′,y+y′)為中間計算量，R(x,y)為待匹配圖像中以(x,y)為左上角點坐標并與模板圖像同樣大小的待匹配區域的歸一化相關系數，以此作為待匹配區域的匹配度。