[發明專利]一種移動機器人的視覺避障方法

在審

• 申請號: 201811575941.2
• 申請日: 2018-12-21
• 公開（公告）號: CN111354027A
• 公開（公告）日: 2020-06-30
• 發明（設計）人: 曲道奎;潘鑫;王曉東;姜楠;宋健;陳亮
• 申請（專利權）人: 沈陽新松機器人自動化股份有限公司
• 主分類號: G06T7/50
• 分類號: G06T7/50;G06T7/70;G06T7/80;G06T7/11;G06K9/00
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標代理有限公司 21002
• 代理人: 何麗英

1.一種移動機器人的視覺避障方法，其特征在于，所述方法包括步驟：

步驟S1：利用雙目攝像機獲取三維深度圖像；

步驟S2：結合所述移動機器人的高度及所述雙目攝像頭的安裝位置，裁剪所述三維深度圖像，得到與所述移動機器人高度重合的圖像區域；

步驟S3：設定擬合間距，按所述擬合間距間隔地抽取所述圖像區域而獲得行圖像，并將所述行圖像按順序合并成一幅新的深度圖像；

步驟S4：根據所述新的深度圖像，擬合出障礙物的二維輪廓線；

步驟S5：解析所述障礙物的二維輪廓線，并根據解析的結果執行相應的避障行為。

2.根據權利要求1所述的一種移動機器人的視覺避障方法，其特征在于，所述雙目攝像頭的視野方向為所述移動機器人的前進方向。

3.根據權利要求1所述的一種移動機器人的視覺避障方法，其特征在于，所述步驟S2具體包括：裁剪掉所述三維圖像中高于所述移動機器人的成像區域和對應的雙目攝像機對地面的成像區域。

4.根據權利要求1所述的一種移動機器人的視覺避障方法，其特征在于，所述擬合間距的范圍為0到100。

5.根據權利要求1所述的一種移動機器人的視覺避障方法，其特征在于，所述步驟S4具體包括：

步驟S41：提取所述新的深度圖像的每一列深度值的最小值；

步驟S42：將所有列的最小值按順序合成一條單線深度數據；

步驟S43：利用相機標定原理將所述單線深度數據轉換至世界坐標系中，得到障礙物的二維輪廓線。

6.根據權利要求5所述的一種移動機器人的視覺避障方法，其特征在于，步驟S43具體的計算過程為：

其中，所述新的深度圖像的每一列深度值的最小值為Z_min，單線深度數據集為Z_min(N)，并對應寫進擬合出的圖像坐標系值(μ，0)，(X_w，Y_w，Z_w)為圖像坐標系值(u，0)對應的世界坐標系的坐標值；

在世界坐標系和相機坐標系的原點是重合的條件下，得到：

在上述條件下，公式1可以變換成公式2，

7.根據權利要求1所述的一種移動機器人的視覺避障方法，其特征在于，所述步驟S5具體包括：

判斷是否存在障礙物，若存在障礙物，則進行避障判斷；

優先判斷是否存在兩個或者多個障礙物，若存在兩個或者多個障礙物，則判斷移動機器人能否穿過所述兩個或者多個障礙物之間的縫隙；

若只存在一個障礙物或者移動機器人無法穿過所述兩個或者多個障礙物之間的縫隙，則將擬合的障礙物輪廓均分成左右兩段，分別對左右兩段的深度值進行求和計算；

若左段的求和結果大于右段的求和結果，則移動機器人向左側旋轉進行避障；若右段的求和結果大于左段的求和結果，則移動機器人向右側旋轉進行避障。

8.根據權利要求7所述的一種移動機器人的視覺避障方法，其特征在于，判斷移動機器人能否穿過所述兩個或者多個障礙物之間的縫隙的具體方法為：如果存在兩個相同深度值點時，判斷所述兩點之間是否有深度值大于這兩點深度值的點存在，如果沒有則計算所述兩點世界坐標系下的距離，結合移動機器人的寬度來判斷移動機器人是否可以通過。

9.根據權利要求7所述的一種移動機器人的視覺避障方法，其特征在于，判斷是否存在障礙物的方法為：設定躲避距離，若擬合的二維輪廓線中Z_w值小于所述躲避距離，則判斷存在障礙物；否則，判斷不存在障礙物。