[發明專利]一種基于計算機視覺的機器人自動定位與導航方法

在審

• 申請號: 201911340542.2
• 申請日: 2019-12-23
• 公開（公告）號: CN111141274A
• 公開（公告）日: 2020-05-12
• 發明（設計）人: 趙璽;駱新;王寧;姚威
• 申請（專利權）人: 北京中廣上洋科技股份有限公司
• 主分類號: G01C21/00
• 分類號: G01C21/00;G01C21/20;G06K9/00;G06K9/46;G06K9/62
• 代理公司: 北京辰權知識產權代理有限公司 11619
• 代理人: 劉廣達

1.一種基于計算機視覺的機器人自動定位與導航方法，其特征在于，包括如下步驟：

S1、預處理步驟：用于對系統進行初始化以及傳感器校準；

S2、圖像特征采集步驟：用于在機器人系統運行過程中按照一定的距離間隔采集圖像并提取圖像特征，原始圖片不保留，僅存儲圖像特征；

S3、圖像特征比對步驟：用于使機器人系統通過采集環境圖片并與存儲的圖像特征數據集進行比對，從而確定自身坐標。

2.根據權利要求1所述的一種基于計算機視覺的機器人自動定位與導航方法，其特征在于，

所述預處理步驟S1進一步包括：

S11、傳感器校準步驟：通過原地旋轉校準電子羅盤傳感器、加速度計進行傳感器校準；

S12、地圖初始化步驟：利用電子羅盤傳感器，將機體轉動到某個方向作為Y軸正方向，以機體位置為原點，建立平面坐標系作為地圖。

3.根據權利要求2所述的一種基于計算機視覺的機器人自動定位與導航方法，其特征在于，

所述圖像特征采集步驟S2進一步包括：

S21、網格初始化步驟：以1米為間隔在所述地圖上構建網格圖；

S22、網格填充步驟：在網格上填充采集到的前后左右四個方向的圖片；

S23、圖像特征保存步驟：計算網格上所有圖片的特征值并存儲。

4.根據權利要求3所述的一種基于計算機視覺的機器人自動定位與導航方法，其特征在于，

所述圖片的特征值采用BRISK特征，即不受形變影響的二進制關鍵點特征。

5.根據權利要求3或4所述的一種基于計算機視覺的機器人自動定位與導航方法，其特征在于，

所述圖像特征比對步驟S3進一步包括：

S31、網格優選步驟：根據電子羅盤傳感器確定的方向，只篩選出對應方向的素有網格；

S32、特征提取步驟：采集機器人系統所面對方向的圖片，并進行特征提取；

S33、特征相似度計算步驟：將提取到的特征與所有網格特征進行相似度計算，輸出相似度最高的網格位置。

6.一種基于計算機視覺的機器人自動定位與導航方法，其特征在于，包括如下步驟：

B1.初始化并校準傳感器，并初始化地圖；

B2.初始化網格；

B3.機器人開始運動；

B4.判斷當前網格是否為空，如果為空，進行B5，否則跳轉B3；

B5.采集圖像并提取特征，將特征存儲至當前網格；

B6.判斷是否接收到停止命令，如果接收到停止命令，進行B7，否則跳轉至B3；

B7.結束；

B8.校準傳感器；

B9.采集四方向圖像并提取特征；

B10.判斷采集的特征是否與存儲的圖像特征集合相符，如果相符，則自身定位成功，流程終結，否則跳轉B3。

7.根據權利要求6所述的一種基于計算機視覺的機器人自動定位與導航方法，其特征在于，

所述判斷采集的特征與存儲的圖像特征集合相符的條件為：至少兩個方向匹配。

8.一種基于計算機視覺的機器人自動定位與導航系統，包括：

預處理模塊，用于對系統進行初始化以及傳感器校準；

圖像特征采集模塊，用于在機器人系統運行過程中按照一定的距離間隔采集圖像并提取圖像特征，原始圖片不保留，僅存儲將圖像特征；

圖像特征比對模塊，用于使機器人系統通過采集環境圖片并與存儲的圖像特征數據集進行比對，從而確定自身坐標。