[發明專利]一種基于圖像的移動機器人定位方法

在審

• 申請號: 201910003337.0
• 申請日: 2019-01-03
• 公開（公告）號: CN109887027A
• 公開（公告）日: 2019-06-14
• 發明（設計）人: 尚文武;柏建軍;魯仁全;鄒洪波;薛安克
• 申請（專利權）人: 杭州電子科技大學
• 主分類號: G06T7/73
• 分類號: G06T7/73
• 代理公司: 杭州君度專利代理事務所(特殊普通合伙) 33240
• 代理人: 朱月芬

本發明提出一種基于圖像的移動機器人定位方法；本發明是針對現有技術先對圖像進行畸變矯正，然后處理圖像做定位的流程，提供一種直接在畸變圖像上進行定位的快速定位方法，它充分利用圖像的畸變率進行計算，從而實現了對移動機器人較為精確、快速的定位。本發明不需要進行畸變矯正，直接利用畸變圖像進行圖像定位，在保證了定位精度的同時，大大縮短了定位所需要的時間。

技術領域

本發明屬于移動機器人定位領域，具體涉及一種移動機器人的圖像定位方法。

背景技術

隨著機器人技術的不斷發展，移動機器人在現實生活中的應用范圍不斷擴大，人們對于移動機器人的定位有了更高的需求。在以往傳統的定位方法中，絕對定位主要通過全球定位系統(GPS)完成，但在室內和有遮擋的環境中，信號傳輸會受到限制，使得定位精度下降，甚至失效。相對定位是靠編碼器、慣性傳感器和激光雷達等實現定位，編碼器和慣性傳感器無法直接獲取位置信息，激光雷達價格昂貴，這些都給移動機器人的商業化、日常化帶來了不便。

近來，圖像定位技術在工業生產中得到越來越多的應用，主要通過攝像機獲取周圍環境景物的圖像，并對圖像信息進行處理，來實現機器人的定位。但攝像機獲取的圖像與人能看到的視野畫面相比，在拍攝范圍、成像質量還是有一定差距的，拍攝的圖像會產生一定的圖像畸變，這種畸變對圖像定位的處理分析會造成不利的影響，會對移動機器人的定位造成誤差，甚至無法實現定位。

發明內容

本發明針對現有技術的不足，提出一種基于圖像的移動機器人定位方法。

本發明是針對現有技術先對圖像進行畸變矯正，然后處理圖像做定位的流程，提供一種直接在畸變圖像上進行定位的快速定位方法，它充分利用圖像的畸變率進行計算，從而實現了對移動機器人較為精確、快速的定位。

本發明所采用的定位方法包括如下步驟：

步驟一、將攝像機垂直向下懸掛在一定高度，保證鏡頭與地面水平，在地面上已知位置的區域粘貼N個十字型標識；連接好攝像機進行拍攝，獲取帶有N個十字型標識的原始色彩圖像；

步驟二、以原始色彩圖像作為輸入，處理圖像，將圖像中已知位置的十字型標識識別出來；

步驟三、針對每一個位置的十字型標識，獲取圖像中的像素長度和寬度，再根據每個十字型標識的實際長度和寬度，計算出該位置單位像素對應的實際長度和寬度；

步驟四、以圖像中心為坐標原點，利用步驟三中得到的每個十字型標識實際長度與像素長度的比值，建立起單位像素代表的長度和寬度與該點到坐標軸距離的函數關系，即像素形變分布坐標系；

步驟五、識別圖像中的待定位的移動機器人，處理圖像，將移動機器人的像素位置識別出來；

步驟六、利用步驟四中建立的像素形變分布坐標系把移動小車的實際位置計算出來。

所述步驟三中，針對每一個十字型標識，獲取圖像中的像素長度和寬度，計算出該位置單位像素對應的實際長度和寬度，采用以下方式進行處理：

1)獲取像素長度和寬度：先將圖像由RGB轉為HSV顏色空間，對圖像中所有顏色篩選，將目標顏色保留，其他顏色置為黑色，再對圖像做開閉操作、尋找輪廓，篩選出所需要的十字型標識，并繪制出最小外接矩形，將外接矩形的參數導出；

2)根據外接矩形的長度和寬度參數，以及十字型標識實際的長度和寬度，計算得出該位置單位像素對應的實際長度和寬度。

所述步驟四中以圖像中心為坐標原點，建立起單位像素代表的長度和寬度與該點到坐標軸距離的函數關系，即像素形變分布坐標系是指：