[發明專利]基于圖像匹配的自行走機器人轉向判定控制裝置及方法

在審

• 申請號: 201910968940.2
• 申請日: 2019-10-12
• 公開（公告）號: CN110703750A
• 公開（公告）日: 2020-01-17
• 發明（設計）人: 張猛;許必熙
• 申請（專利權）人: 南京工業大學
• 主分類號: G05D1/02
• 分類號: G05D1/02
• 代理公司: 11427 北京科家知識產權代理事務所(普通合伙)
• 代理人: 陳娟

本發明公開了基于圖像匹配的自行走機器人轉向判定控制裝置，包括自行走機器人、攝像頭，所述攝像頭設置于所述自行走機器人上，還包括圖像輸入模塊、平緩圖像剔除模塊、圖像生成運動向量模塊、數據記錄模塊、轉向判斷模塊、轉向控制模塊，所述圖像輸入模塊分別與所述平緩圖像剔除模塊、所述轉向控制模塊相連接，所述平緩圖像剔除模塊分別與所述圖像生成運動向量模塊、所述轉向控制模塊、所述轉向判斷模塊相連接，所述圖像生成運動向量模塊與所述數據記錄模塊相連接，所述數據記錄模塊分別與所述轉向判斷模塊相連接。本發明從整體上解決了現有的自行走機器人缺乏對于自行走機器人行走轉向精確判定和控制于一體的設計手段的技術問題。

技術領域

本發明涉及基于圖像匹配的自行走機器人轉向判定控制裝置及方法，屬于圖像匹配應用技術領域。

背景技術

現有的自行走機器人的設計手段多集中在機器人的硬件結構及功能上，導致自行走機器人的精確性和靈活性不強，功能雖多但操縱誤差較大，缺乏對于自行走機器人行走轉向精確判定和控制于一體的設計手段。

發明內容

本發明的目的在于，克服現有技術存在的技術缺陷，解決上述技術問題，提出基于圖像匹配的自行走機器人轉向判定控制裝置及方法。

本發明采用如下技術方案：基于圖像匹配的自行走機器人轉向判定控制裝置，包括自行走機器人、攝像頭，所述攝像頭設置于所述自行走機器人上，其特征在于，還包括圖像輸入模塊、平緩圖像剔除模塊、圖像生成運動向量模塊、數據記錄模塊、轉向判斷模塊、轉向控制模塊，所述圖像輸入模塊分別與所述平緩圖像剔除模塊、所述轉向控制模塊相連接，所述平緩圖像剔除模塊分別與所述圖像生成運動向量模塊、所述轉向控制模塊、所述轉向判斷模塊相連接，所述圖像生成運動向量模塊與所述數據記錄模塊相連接，所述數據記錄模塊分別與所述轉向判斷模塊相連接。

作為一種較佳的實施例，所述圖像輸入模塊用于安裝在自行走機器人前后側的攝像頭實時采集自行走機器人每個時刻的運動圖像。

作為一種較佳的實施例，所述平緩圖像剔除模塊用于接收所述緩圖像剔除模塊的運動圖像并將運動圖像分割為若干個子圖像，剔除其中灰度和色階變化平緩的子圖像，提取灰度和色階變化非平緩的子圖像；

作為一種較佳的實施例，所述圖像生成運動向量模塊用來通過對來自所述平緩圖像剔除模塊的所述灰度和色階變化非平緩的子圖像進行運動向量檢測，并生成關于所述運動向量檢測的結果的信息，作為元數據。

作為一種較佳的實施例，所述數據記錄模塊用來將從所述攝像頭輸出的運動圖像的各幀圖像與所述元數據相關聯地記錄在存儲介質中并分別傳輸給所述轉向控制模塊、所述轉向判斷模塊。

作為一種較佳的實施例，所述轉向判斷模塊用于將所述平緩圖像剔除模塊的灰度和色階變化非平緩的子圖像對稱分為左劃分區域和右劃分區域，采用橫向灰度平均梯度算法分別計算自行走機器人當前時刻速度下左劃分區域的圖像模糊度G1和右劃分區域的圖像模糊度G2的差值G0，即G0＝G1–G2，判斷自行走機器人當前是否處于轉彎狀態以及轉彎方向，若G0等于0則判定自行走機器人處于直行狀態輸出直行信號；若G0大于0則判定自行走機器人處于右轉彎狀態輸出右轉彎信號；若G0小于0則判定自行走機器人處于左轉彎狀態輸出左轉彎信號。

作為一種較佳的實施例，所述轉向控制模塊用于在攝像操作期間，使所述圖像生成運動向量模塊通過使用經歷了縮小處理的從攝像頭輸出的運動圖像信號，來進行運動向量檢測，而在用戶指示的回放記錄圖像的回放操作期間，使所述圖像生成運動向量模塊基于元數據確定各幀圖像中的要經歷運動向量檢測的圖像區域小于在攝像操作期間經歷運動向量檢測的圖像區域，并且通過使用沒有經歷縮小處理的、從所述存儲介質輸出的圖像信號，或者通過使用沒有經歷過以比所述攝像操作期間使用的縮小率小的縮小率而進行的縮小處理的、從所述數據記錄模塊輸出的圖像信號來進行運動向量檢測。

本發明還提出基于圖像匹配的自行走機器人轉向判定控制裝置的方法，其特征在于，包括如下步驟：