[發明專利]一種機器人視覺跟蹤方法及其系統

有效

• 申請號: 201810702506.5
• 申請日: 2018-06-30
• 公開（公告）號: CN108875683B
• 公開（公告）日: 2022-05-13
• 發明（設計）人: 吳松;歐陽德壽
• 申請（專利權）人: 北京宙心科技有限公司
• 主分類號: G06T7/246
• 分類號: G06T7/246;G06T7/73;G06T7/90;G06T7/136
• 代理公司: 北京七夏專利代理事務所(普通合伙) 11632
• 代理人: 劉毓珍

本發明提出了一種機器人視覺跟蹤方法，方法包括：跟蹤目標框選，以矩形框中心點建立坐標位置(x₀,y₀)；目標中心點預測，在下一幀圖像中，通過運動預測計算跟蹤目標在坐標系中位置，圖像最大寬度為R，最大高度為C，設第n幀x坐標方向(寬度方向)的目標中心坐標為x(n),y方向(高度方向)的坐標位置為y(n)；跟蹤目標檢測，以當前預測的中心點位置，分別沿x和y方向，對跟蹤目標進行檢測；目標跟蹤，根據目標在x方向和y方向的移動情況，生成位移命令，通知機器人或攝像頭按相應的位移移動；本發明的機器人視覺跟蹤方法運行速度快，跟蹤效果好，不依賴任何第三方庫，可移植性強，能在普通處理器即可運行。從而在機器人等領域產品大大降低平臺成本。

技術領域

本發明涉及圖像處理及圖像識別技術領域，具體的講涉及一種機器人視覺跟蹤方法及其系統。

背景技術

目前，人工智能算法，特別是計算機視覺算法發展越來越快，并在眾多行業和領域中逐漸得到應用。以視覺跟蹤為例，在機器人導航、自動駕駛、智能安防等領域應用需求很大。但是，對于視覺跟蹤算法，不管是傳統的視覺跟蹤算法，還是新興的基于深度學習的計算機視覺算法，算法運算量非常大，通常都是使用GPU或FPGA處理器陣列來進行運算，對處理器性能要求比較高。而對于一些普通智能需求來說，特別是需要在終端側完成視覺跟蹤處理的場景來說，基于高端處理器成本高、功耗高、體積大，難以產品化；例如一些智能玩具機器人、教育機器人等，相關算法需要直接在終端完成，要求算法處理量要小并且實時性高。

總的，現有的一些視覺跟蹤算法，處理量大，效率低，需要運行在GPU或FPGA等高端處理器上，跟蹤效果差。

發明內容

因此本發明提出一種機器人視覺跟蹤方法及其系統，用來解決現有的一些視覺跟蹤算法，處理量大，效率低，需要運行在GPU或FPGA等高端處理器上，跟蹤效果差的問題。

本發明的技術方案是這樣實現的：一種機器人視覺跟蹤方法，所述方法包括：

跟蹤目標框選，首先采用矩形框的形式，在圖像中框選出需要跟蹤的目標，并以矩形框中心點建立坐標位置(x₀,y₀)；

目標中心點預測，在下一幀圖像中，通過運動預測計算跟蹤目標在坐標系中位置，圖像最大寬度為R，最大高度為C，設第n幀x坐標方向(寬度方向)的目標中心坐標為x(n),y方向(高度方向)的坐標位置為y(n)；

跟蹤目標檢測，以當前預測的中心點位置，分別沿x和y方向，對跟蹤目標進行檢測；將每個像素的RGB值轉換為HSV值，并逐像素將H、S、V三個分量與上一幀跟蹤目標的H、S、V各分量平均值進行比較，差值小于門限的，判斷為跟蹤目標正項，即該像素屬于跟蹤目標；

目標跟蹤，根據當前幀的跟蹤目標中心點坐標(x(n),y(n))與上一幀跟蹤目標中心點坐標(x(n-1),y(n-1))進行比較，從而得出跟蹤目標在x方向和y方向的移動情況，生成位移命令，通知機器人或攝像頭按相應的位移移動。

進一步地，所述跟蹤目標框選后以矩形框建立坐標系，確定框選的跟蹤目標的矩形框高度H和寬度W，并以坐標位置(x₀,y₀)當前矩形框位置為標準位置，以當前矩形框的高度H和寬度W為基準尺寸。

進一步地，所述目標中心點預測根據運動連續性進行線性預測得到第n幀目標中心坐標：

x(n)＝x(n-1)±(x(n-1)-x(n-2))

y(n)＝y(n-1)±(y(n-1)-y(n-2))

可以得到

x(n)∈[max(x(n-1)-(x(n-1)-x(n-2)),0),

min(x(n-1)+(x(n-1)-x(n-2)),R-1)]