[發(fā)明專利]一種機(jī)器人及其基于標(biāo)識物的位姿估計(jì)方法和裝置

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• 申請日: 2017-12-12
• 公開（公告）號: CN108198216A
• 公開（公告）日: 2018-06-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 辛冠希;徐棟;王可可;沈劍波
• 申請（專利權(quán)）人: 深圳市神州云海智能科技有限公司
• 主分類號: G06T7/73
• 分類號: G06T7/73
• 代理公司: 深圳瑞天謹(jǐn)誠知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44340
• 代理人: 溫青玲

本發(fā)明適用于計(jì)算機(jī)視覺領(lǐng)域，尤其涉及一種機(jī)器人及其基于標(biāo)識物的位姿估計(jì)方法和裝置。所述方法包括：獲取攝像頭拍攝到的圖像，識別出標(biāo)識物；獲取標(biāo)識物的特征點(diǎn)的圖像坐標(biāo)，根據(jù)需求建立世界坐標(biāo)系，并通過測量獲取標(biāo)識物的特征點(diǎn)在世界坐標(biāo)系中的坐標(biāo)；根據(jù)攝像頭的內(nèi)參數(shù)、機(jī)器人的位置、機(jī)器人的偏航角、機(jī)器人的偏移量和特征點(diǎn)在世界坐標(biāo)系中的坐標(biāo)之間的對應(yīng)關(guān)系，計(jì)算得出機(jī)器人的偏航角和機(jī)器人的偏移量。本發(fā)明不采用p3p算法，因此不需要計(jì)算對于僅需要二維平面導(dǎo)航的機(jī)器人來說冗余的俯仰角和橫滾角，計(jì)算的位姿比較精確。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于計(jì)算機(jī)視覺領(lǐng)域，尤其涉及一種機(jī)器人及其基于標(biāo)識物的位姿估計(jì)方法和裝置。

背景技術(shù)

位姿估計(jì)是計(jì)算機(jī)視覺中一個重要的領(lǐng)域，它有很多應(yīng)用，例如，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)、虛擬現(xiàn)實(shí)以及物體空間定位(如無人機(jī)的空間位姿估計(jì))。

常用的位姿估計(jì)算法一般分為基于視覺的和基于傳感器的位姿估計(jì)算法，基于視覺的位姿估計(jì)算法由于其成本低、抗電磁干擾、精度也較高的優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)逐步的取代了基于傳感器的位姿估計(jì)。而基于視覺的位姿估計(jì)算法又分為基于單目的和基于多目的算法，基于單目的位姿估計(jì)算法與基于多目的位姿估計(jì)算法相比具有：系統(tǒng)簡單、價格低、靈活性好的優(yōu)點(diǎn)。因此，目前基于單目視覺的位姿估計(jì)算法已經(jīng)成為研究的熱點(diǎn)。

而位姿估計(jì)算法中常用的為PnP算法，該算法是根據(jù)n個點(diǎn)的圖像坐標(biāo)與對應(yīng)的世界坐標(biāo)來推算攝像頭的位姿。

目前常用的位姿估計(jì)算法一般使用二維碼(或者其他類似的矩形標(biāo)識)作為標(biāo)識物，通過捕獲二維碼的四個角點(diǎn)獲取二維碼的圖像坐標(biāo)，而由于已知二維碼的世界坐標(biāo)，因此可以通過PnP算法求解出攝像頭的位姿。目前來說，常用的PnP算法為P3P算法，該算法通過三個不共線的點(diǎn)(三個不共線的點(diǎn)必然共面)求解出攝像頭的位姿。p3p算法可以計(jì)算三個旋轉(zhuǎn)角(俯仰角、橫滾角和偏航角)和三個偏移量(t_x，t_y，t_z)，但對于僅需要二維平面導(dǎo)航的機(jī)器人來說，p3p算法計(jì)算得到的俯仰角和橫滾角是冗余的信息，從而造成計(jì)算的位姿誤差偏大。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種機(jī)器人及其基于標(biāo)識物的位姿估計(jì)方法、裝置和計(jì)算機(jī)可讀存儲介質(zhì)，旨在解決對于僅需要二維平面導(dǎo)航的機(jī)器人來說，p3p算法計(jì)算得到的俯仰角和橫滾角是冗余的信息，從而造成計(jì)算的位姿誤差偏大的問題。

第一方面，本發(fā)明提供了一種機(jī)器人基于標(biāo)識物的位姿估計(jì)方法，所述方法包括：

獲取攝像頭拍攝到的圖像，識別出標(biāo)識物；

獲取標(biāo)識物的特征點(diǎn)的圖像坐標(biāo)，根據(jù)需求建立世界坐標(biāo)系，并通過測量獲取標(biāo)識物的特征點(diǎn)在世界坐標(biāo)系中的坐標(biāo)；

根據(jù)攝像頭的內(nèi)參數(shù)、機(jī)器人的位置、機(jī)器人的偏航角、機(jī)器人的偏移量和特征點(diǎn)在世界坐標(biāo)系中的坐標(biāo)之間的對應(yīng)關(guān)系，計(jì)算得出機(jī)器人的偏航角和機(jī)器人的偏移量。

第二方面，本發(fā)明提供了一種機(jī)器人基于標(biāo)識物的位姿估計(jì)裝置，所述裝置包括：

識別模塊，用于獲取攝像頭拍攝到的圖像，識別出標(biāo)識物；

坐標(biāo)獲取模塊，用于獲取標(biāo)識物的特征點(diǎn)的圖像坐標(biāo)，根據(jù)需求建立世界坐標(biāo)系，并通過測量獲取標(biāo)識物的特征點(diǎn)在世界坐標(biāo)系中的坐標(biāo)；

計(jì)算模塊，用于根據(jù)攝像頭的內(nèi)參數(shù)、機(jī)器人的位置、機(jī)器人的偏航角、機(jī)器人的偏移量和特征點(diǎn)在世界坐標(biāo)系中的坐標(biāo)之間的對應(yīng)關(guān)系，計(jì)算得出機(jī)器人的偏航角和機(jī)器人的偏移量。

第三方面，本發(fā)明提供了一種計(jì)算機(jī)可讀存儲介質(zhì)，所述計(jì)算機(jī)可讀存儲介質(zhì)存儲有計(jì)算機(jī)程序，所述計(jì)算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時實(shí)現(xiàn)如上述的機(jī)器人基于標(biāo)識物的位姿估計(jì)方法的步驟。