[發明專利]室內機器人視覺定位系統

有效

• 申請號: 201711437012.0
• 申請日: 2017-12-26
• 公開（公告）號: CN108195381B
• 公開（公告）日: 2020-06-30
• 發明（設計）人: 辛喆;楊一平;張吉祥;王彥情;崔曉光;徐看
• 申請（專利權）人: 中國科學院自動化研究所;洛陽中科電測機器人科技有限公司
• 主分類號: G01C21/20
• 分類號: G01C21/20
• 代理公司: 北京瀚仁知識產權代理事務所(普通合伙) 11482
• 代理人: 郭文浩;陳曉鵬

本發明涉及機器人導航領域，具體提供了一種室內機器人視覺定位系統，旨在解決如何準確地對室內機器人進行定位的技術問題。為此目的，本發明中的室內機器人視覺定位系統包括路標裝置、圖像獲取裝置和服務器；路標裝置包括多個無源路標，無源路標包括多個用于設置標志點的標志位；圖像獲取裝置用于獲取原始圖像并傳輸給服務器；服務器包括用于判斷原始圖像中是否存在無源路標的第一判斷模塊，用于獲取最優無源路標的ID編碼、并判斷其是否存在于預設數據庫中以及獲取最優無源路標處于水平狀態時各標志點中心的像素坐標的第二判斷模塊，用于獲取最優無源路標的最優無源路標獲取模塊和用于獲取機器人在世界坐標系下的坐標的機器人坐標獲取模塊。

技術領域

本發明涉及機器人導航領域，具體涉及一種室內機器人視覺定位系統。

背景技術

室內機器人定位是完成導航等任務的重要保障，其能夠根據當前的觀測數據，結合先驗的地圖信息，得到準確的機器人位姿信息。

當前，根據路標類型可以將機器人視覺定位劃分為自然路標定位和人工路標定位。自然路標定位是指利用環境中現存的特征進行定位，不需要對環境進行布置，但定位算法復雜且魯棒性差。人工路標定位是指在環境中安裝人為設計的特征標志進行定位，該方法計算量小，精度高且魯棒性強。

具體地，人工路標主要包括自然光路標和紅外路標。自然光路標在普通視覺傳感器下即可工作，但需要室內有充足光照。紅外路標包括有源紅外路標和無源紅外路標。有源紅外路標是通過主動發射紅外光線實現路標定位。無源紅外路標是在路標上涂抹紅外反光材料，并結合紅外濾光片和紅外光源實現路標定位，其可以適應任意光照的環境。紅外路標雖然克服了對光照條件的限制，但是紅外路標還存在下述缺陷：1、有源紅外路標的每塊路標都需要單獨供電，且安裝復雜。2、在采用基于標志點之間的垂直關系的定位方法時，若發生機器人搖晃或路面不平坦的情況，將會極大地降低定位準確性。3、圓形標志點排列組成的無源紅外路標缺乏對噪聲的魯棒性，例如，當將路標置于日光燈周圍時，可能會產生類似路標的噪聲區域，導致誤識別的情況。4、定位過程中，在依據標志點大小判斷路標方向時，由于標志點反光出現的膨脹現象后可能會導致標志點粘連，從而影響定位效果。

發明內容

為了解決現有技術中的上述問題，即為了解決如何準確地、魯棒地對室內機器人進行定位的技術問題，本發明提供了一種室內機器人視覺定位系統。

本發明中的室內機器人視覺定位系統包括路標裝置、圖像獲取裝置和服務器；所述路標裝置包括多個無源路標，且所述多個無源路標設置在預設空間的預設位置處，其中，所述無源路標包括多個標志位，所述標志位用于設置標志點；所述服務器包括第一判斷模塊、第二判斷模塊、最優無源路標獲取模塊和機器人坐標獲取模塊；

所述圖像獲取裝置，配置為獲取所述預設空間的原始圖像，并將所獲取的原始圖像傳輸給所述服務器；

所述第一判斷模塊，配置為判斷所述服務器接收到的原始圖像是否存在無源路標；

所述最優無源路標獲取模塊，配置為在所述第一判斷模塊判斷為原始圖像中存在無源路標的情況下，獲取所述原始圖像中的最優無源路標；

所述第二判斷模塊，配置為獲取所述最優無源路標獲取模塊所獲取的最優無源路標的ID編碼，并判斷所述最優無源路標的ID編碼是否存在于預設數據庫中，以及獲取所述最優無源路標處于水平狀態時各標志點中心的像素坐標；所述預設數據庫包括無源路標的ID編碼、無源路標在水平狀態下的各標志點中心在世界坐標系下的坐標，以及各標志點中心在第一坐標系下的坐標；所述第一坐標系是所述無源路標在水平狀態下，以位于所述無源路標首行首列位置的標志位的中心為原點，以位于所述無源路標首行首列位置的標志位的中心的水平方向的中垂線所在直線為X坐標軸，以及以位于所述無源路標首行首列位置的標志位的中心的垂直方向的中垂線所在直線為Y坐標軸的三維坐標系；