[發(fā)明專利]一種小車自動(dòng)跟隨和躲避目標(biāo)的方法、系統(tǒng)及裝置

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201911007415.0
• 申請(qǐng)日: 2019-10-22
• 公開（公告）號(hào): CN110738689A
• 公開（公告）日: 2020-01-31
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王振;鄒洋;肖志康;洪柱
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 武漢工程大學(xué)
• 主分類號(hào): G06T7/254
• 分類號(hào): G06T7/254;G06T7/215;G06T7/73;G05D1/02
• 代理公司: 42102 湖北武漢永嘉專利代理有限公司
• 代理人: 許美紅

本發(fā)明公開了一種小車自動(dòng)跟隨和躲避目標(biāo)的方法，包括以下步驟：以小車為基礎(chǔ)構(gòu)建坐標(biāo)系，并設(shè)置系統(tǒng)參數(shù)；置于小車上的攝像機(jī)實(shí)時(shí)獲取小車前視圖像，并將圖像轉(zhuǎn)換為灰度圖像；對(duì)所述灰度圖像進(jìn)行濾波、開閉運(yùn)算，然后對(duì)運(yùn)算結(jié)果進(jìn)行邊緣提取，獲得整個(gè)圖像的邊緣，通過(guò)幀間差分算法，識(shí)別和分離出所需跟隨和所需躲避的目標(biāo)，得到目標(biāo)的邊緣區(qū)域；根據(jù)邊緣區(qū)域并利用形心定位法求得目標(biāo)的外接矩形區(qū)域，計(jì)算其與小車外接矩形區(qū)域之間的相對(duì)位置，結(jié)合系統(tǒng)參數(shù)計(jì)算小車的運(yùn)動(dòng)軌跡和最佳位置；將運(yùn)動(dòng)軌跡轉(zhuǎn)換成小車的運(yùn)動(dòng)控制指令，并控制小車運(yùn)動(dòng)到最佳位置，將結(jié)果實(shí)時(shí)輸出顯示。本發(fā)明可減少傳感器的種類和數(shù)量，適應(yīng)更多應(yīng)用場(chǎng)景。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電子技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種小車自動(dòng)跟隨和躲避目標(biāo)的技術(shù)。

背景技術(shù)

物體能在運(yùn)動(dòng)中自動(dòng)跟隨目標(biāo)或者躲避障礙已成為工廠自動(dòng)化領(lǐng)域中必不可少的技術(shù)要求。但當(dāng)前實(shí)現(xiàn)技術(shù)主要依賴于如超聲波、激光傳感器或雷達(dá)，而在一些特殊運(yùn)動(dòng)環(huán)境中的實(shí)現(xiàn)則需要配置更多數(shù)量傳感器，如此導(dǎo)致設(shè)計(jì)更加復(fù)雜、成本也增加。隨著計(jì)算機(jī)視覺(jué)和數(shù)字圖像技術(shù)的發(fā)展，采用視覺(jué)捕獲、分析技術(shù)，一方面可以減少傳感器的種類和數(shù)量，另一方面可以適應(yīng)更多的應(yīng)用場(chǎng)景。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，提供一種小車自動(dòng)跟隨和躲避目標(biāo)的裝置及方法。

本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是：

提供一種小車自動(dòng)跟隨和躲避目標(biāo)的方法，包括以下步驟：

Step1、以小車為基礎(chǔ)構(gòu)建坐標(biāo)系，確定攝像機(jī)有效的工作矩形區(qū)域以及小車的外接矩形區(qū)域；

Step2、置于小車上的攝像機(jī)實(shí)時(shí)獲取小車的RGB565格式的前視圖像，并將圖像轉(zhuǎn)換為YCbCr422格式圖像數(shù)據(jù)，提取Y分量，得到灰度圖像；

Step3、對(duì)所述灰度圖像進(jìn)行中值濾波或均值濾波，并進(jìn)行開閉運(yùn)算，然后對(duì)運(yùn)算結(jié)果進(jìn)行邊緣提取，獲得整個(gè)圖像的邊緣，通過(guò)幀間差分算法，識(shí)別和分離出所需跟隨和所需躲避的目標(biāo)，得到目標(biāo)的邊緣區(qū)域；

Step4、根據(jù)邊緣區(qū)域并利用形心定位法求得目標(biāo)的外接矩形區(qū)域，計(jì)算所述目標(biāo)外接矩形區(qū)域與小車外接矩形區(qū)域之間的相對(duì)位置，根據(jù)跟隨和躲避的要求利用所述相對(duì)位置計(jì)算小車的運(yùn)動(dòng)軌跡和最佳位置；

Step5、將所述小車的運(yùn)動(dòng)軌跡轉(zhuǎn)換成小車的運(yùn)動(dòng)控制指令，并控制小車運(yùn)動(dòng)到最佳位置，并將結(jié)果實(shí)時(shí)輸出顯示；

Step6、重復(fù)Step2～Step5，保證小車以最優(yōu)的位置自動(dòng)跟隨和躲避目標(biāo)。

提供一種小車自動(dòng)跟隨和躲避目標(biāo)的系統(tǒng)，包括：

系統(tǒng)參數(shù)設(shè)定模塊，用于以小車為基礎(chǔ)構(gòu)建坐標(biāo)系，確定攝像機(jī)有效的工作矩形區(qū)域以及小車的外接矩形區(qū)域；

圖像預(yù)處理模塊，用于通過(guò)置于小車上的攝像機(jī)實(shí)時(shí)獲取小車的RGB565格式的前視圖像，并轉(zhuǎn)換為YCbCr422格式圖像數(shù)據(jù)，提取Y分量，得到灰度圖像；

目標(biāo)檢測(cè)與提取模塊，用于對(duì)所述灰度圖像進(jìn)行中值濾波或均值濾波，并進(jìn)行開閉運(yùn)算，然后對(duì)運(yùn)算結(jié)果進(jìn)行邊緣提取，獲得整個(gè)圖像的邊緣，通過(guò)幀間差分算法，識(shí)別和分離出所需跟隨和所需躲避的目標(biāo)，得到目標(biāo)的邊緣區(qū)域；

位置計(jì)算模塊，用于根據(jù)邊緣區(qū)域并利用形心定位法求得目標(biāo)的外接矩形區(qū)域，計(jì)算所述目標(biāo)外接矩形區(qū)域與小車外接矩形區(qū)域之間的相對(duì)位置，根據(jù)跟隨和躲避的要求利用所述相對(duì)位置計(jì)算小車的運(yùn)動(dòng)軌跡和最佳位置；

運(yùn)動(dòng)控制模塊，用于將所述小車的運(yùn)動(dòng)軌跡轉(zhuǎn)換成小車的運(yùn)動(dòng)控制指令，控制小車運(yùn)動(dòng)到最佳位置，并將結(jié)果實(shí)時(shí)輸出顯示。