[發明專利]機器人定位方法、裝置、系統和計算機可讀存儲介質

在審

• 申請號: 202010327611.2
• 申請日: 2020-04-23
• 公開（公告）號: CN113554703A
• 公開（公告）日: 2021-10-26
• 發明（設計）人: 曹正江
• 申請（專利權）人: 北京京東乾石科技有限公司
• 主分類號: G06T7/73
• 分類號: G06T7/73
• 代理公司: 中國貿促會專利商標事務所有限公司 11038
• 代理人: 李昊;許蓓

本發明公開了一種機器人定位方法、裝置、系統和計算機可讀存儲介質，涉及機器人技術領域。機器人定位方法包括：從部署在機器人底部的單目攝像機在兩個時刻分別向下拍攝的圖像中提取相同的特征點；根據單目攝像機距離行駛面的高度、單目攝像機的焦距以及提取的特征點在每幀圖像中的位置，計算相同的特征點在每幀圖像中的深度；根據相同的特征點在每幀圖像中的深度，分別確定在兩個時刻機器人相對于特征點對應的真實對象的位置；根據在兩個時刻機器人相對于特征點對應的真實對象的位置，對機器人進行定位。從而，通過部署一個單目攝像機即可實現機器人定位方案，降低了部署成本和計算負擔。

技術領域

本發明涉及機器人技術領域，特別涉及一種機器人定位方法、裝置、系統和計算機可讀存儲介質。

背景技術

視覺里程計可以根據圖像幀之間的特征匹配關系估計相機的運動，為移動機器人提供六自由度(3自由度位置和3自由度姿態)定位信息。在相關技術中，通用的視覺里程計需要雙攝像頭，或者通過單攝像頭和慣性測量單元(Inertial measurement unit，簡稱：IMU)融合的傳感器方案實現。

發明內容

發明人經過分析后發現，相關技術均需要多個傳感器，硬件成本較高，同時多傳感器的處理也增加了運算負擔。

本發明實施例所要解決的一個技術問題是：如何降低機器人定位的成本、提高計算效率。

根據本發明一些實施例的第一個方面，提供一種機器人定位方法，包括：從部署在機器人底部的單目攝像機在兩個時刻分別向下拍攝的圖像中提取相同的特征點；根據單目攝像機距離行駛面的高度、單目攝像機的焦距以及提取的特征點在每幀圖像中的位置，計算相同的特征點在每幀圖像中的深度；根據相同的特征點在每幀圖像中的深度，分別確定在兩個時刻機器人相對于特征點對應的真實對象的位置；根據在兩個時刻機器人相對于特征點對應的真實對象的位置，對機器人進行定位。

在一些實施例中，根據單目攝像機距離行駛面的高度、單目攝像機的焦距以及提取的特征點在每幀圖像中的位置，計算相同的特征點在每幀圖像中的深度包括：將單目攝相機的光心、單目攝相機拍攝的圖像中的特征點、特征點對應的真實對象映射到同一個坐標系中；在坐標系中，根據圖像中的特征點與圖像的中心點之間的距離、以及單目攝像機的焦距，確定圖像中的特征點與光心的連線、和圖像的中心點與光心的連線之間的夾角的信息；根據夾角以及單目攝像機距離行駛面的高度，確定特征點對應的真實對象與光心的距離，作為特征點的深度。

在一些實施例中，兩個時刻包括已知位置的時刻和未知位置的時刻；根據在兩個時刻機器人相對于特征點對應的真實對象的位置，對機器人進行定位包括：根據在已知位置的時刻和未知位置的時刻機器人相對于特征點對應的真實對象的位置，確定機器人在未知位置的時刻相對于已知位置的時刻的位置變化；根據位置變化、以及機器人在已知位置的時刻的位置，確定機器人在未知位置的時刻的位置。

在一些實施例中，機器人定位方法還包括：根據相同的特征點在每幀圖像中的深度，確定在兩個時刻機器人相對于特征點對應的真實對象的姿態；根據在兩個時刻機器人相對于特征點對應的真實對象的姿態，確定機器人的姿態。

在一些實施例中，根據相同的特征點在每幀圖像中的深度，確定在兩個時刻機器人相對于特征點對應的真實對象的姿態包括：根據相同的特征點在每幀圖像中的深度，確定特征點對應的真實對象在每個時刻的世界坐標系中的坐標；根據特征點對應的真實對象在每個世界坐標系中的坐標、以及特征點在相應圖像中的坐標，利用N點透視PnP算法，確定每個時刻中機器人在相應的世界坐標系中的姿態。

在一些實施例中，根據在兩個時刻機器人相對于特征點對應的真實對象的姿態，確定機器人的姿態包括：基于特征點對應的真實對象在兩個時刻的世界坐標系中的坐標，確定兩個時刻的世界坐標系之間的坐標變換關系；根據坐標變換關系以及每個時刻中機器人在相應的世界坐標系中的姿態，確定機器人在兩個時刻間的姿態變化；根據姿態變化確定機器人的姿態。