[發明專利]一種基于特殊圓環編碼的機器視覺自主定位方法和系統

有效

• 申請號: 201811409842.7
• 申請日: 2018-11-23
• 公開（公告）號: CN109737962B
• 公開（公告）日: 2022-11-18
• 發明（設計）人: 王嘉輝;成澤銳;黃梓釗;孫梓瀚;陳華寬;楊上玄;陳澤鵬;蔡志崗;劉立林
• 申請（專利權）人: 中山大學
• 主分類號: G01C21/20
• 分類號: G01C21/20
• 代理公司: 廣州潤禾知識產權代理事務所(普通合伙) 44446
• 代理人: 林偉斌

1.一種基于特殊圓環編碼的機器視覺自主定位方法，其特征在于，包括：

攝像機拍攝包含圓環編碼圖案的圖像，所述圓環編碼圖案設在場地上，由一個兩色圓環或多個間隔的兩色同心圓環組成并且顏色關于圓環的某一直徑反對稱；

提取所述圖像上包含圓環編碼圖案的ROI圖像區域；

根據所述ROI圖像區域內圓環編碼圖案的顏色參數變化規律讀取所述圓環編碼圖案的編碼；

根據所述編碼獲取所述圓環編碼圖案所在的位置和所述攝像機相對所述圓環編碼圖案的朝向；

根據所述圓環編碼圖案所在的位置、所述攝像機相對所述圓環編碼圖案的朝向、拍攝所述圖像時攝像機與圓環編碼圖案之間的距離和攝像機正方向與圓環編碼圖案之間的角度，解算出攝像機的位置。

2.根據權利要求1所述的基于特殊圓環編碼的機器視覺自主定位方法，其特征在于，根據所述ROI圖像區域內圓環編碼圖案的顏色參數變化規律讀取所述ROI圖像區域內圓環編碼圖案中的編碼，具體包括：

選取ROI圖像區域中圓環編碼圖案下半部分距離水平中線一定間距的區域作為解碼區域；

從左往右或從右往左提取所述解碼區域的顏色參數；

將顏色參數進行二值處理得到所述圓環編碼圖案的編碼。

3.根據權利要求1所述的基于特殊圓環編碼的機器視覺自主定位方法，其特征在于，在提取所述圖像上包含圓環編碼圖案的ROI圖像區域之前，還包括：

根據攝像機的參數對圖像進行畸變校正。

4.根據權利要求2所述的基于特殊圓環編碼的機器視覺自主定位方法，其特征在于，所述解碼區域平行于攝像機光軸方向的寬度為3個像素以上。

5.根據權利要求1-4任一項所述的基于特殊圓環編碼的機器視覺自主定位方法，其特征在于，所述圓環編碼圖案為多個，不同圓環編碼圖案由數量不同的兩色同心圓環組成，多個圓環編碼圖案以網格的形態鋪設在場地上，所述網格的單元大小根據可精確測量的最大距離和攝像機的視場角確定。

6.一種基于特殊圓環編碼的機器視覺自主定位系統，其特征在于，包括：

攝像機，用于拍攝包含圓環編碼圖案的圖像，所述圓環編碼圖案設在場地上，由一個兩色圓環或多個間隔的兩色同心圓環組成并且顏色關于圓環的某一直徑反對稱；

圖像處理模塊，用于提取所述圖像上包含圓環編碼圖案的ROI圖像區域，根據所述ROI圖像區域內圓環編碼圖案的顏色參數變化規律讀取所述圓環編碼圖案的編碼，根據所述編碼獲取所述圓環編碼圖案所在的位置和所述攝像機相對所述圓環編碼圖案的朝向，根據所述圓環編碼圖案所在的位置、所述攝像機相對所述圓環編碼圖案的朝向、拍攝所述圖像時攝像機與圓環編碼圖案之間的距離和攝像機正方向與圓環編碼圖案之間的角度，解算出攝像機的位置。

7.根據權利要求6所述的基于特殊圓環編碼的機器視覺自主定位系統，其特征在于，所述圖像處理模塊用于根據所述ROI圖像區域內圓環編碼圖案的顏色參數變化規律讀取所述ROI圖像區域內圓環編碼圖案中的編碼的具體步驟為：

選取ROI圖像區域中圓環編碼圖案下半部分距離水平中線一定間距的區域作為解碼區域；

從左往右或從右往左提取所述解碼區域的顏色參數；

將顏色參數進行二值處理得到所述圓環編碼圖案的編碼。

8.根據權利要求6所述的基于特殊圓環編碼的機器視覺自主定位系統，其特征在于，所述圖像處理模塊還用于在提取所述圖像上包含圓環編碼圖案的ROI圖像區域之前，根據攝像機的參數對圖像進行畸變校正。

9.根據權利要求7所述的基于特殊圓環編碼的機器視覺自主定位系統，其特征在于，所述攝像機的分辨率滿足：

所述解碼區域平行于攝像機光軸方向的寬度為3個像素以上。

10.根據權利要求6-9任一項所述的基于特殊圓環編碼的機器視覺自主定位系統，其特征在于，所述圓環編碼圖案為多個，不同圓環編碼圖案由數量不同的兩色同心圓環組成，多個圓環編碼圖案以網格的形態鋪設在場地上；

所述攝像機的視場角滿足：

當所述攝像機位于所述網格的任一個單元時，所述攝像機能拍攝到該單元內至少一個圓環編碼圖案。