[發明專利]一種全地形機器人視覺導航控制方法

有效

• 申請號: 202011542676.5
• 申請日: 2020-12-22
• 公開（公告）號: CN112720408B
• 公開（公告）日: 2022-07-08
• 發明（設計）人: 巢淵;劉文匯;馬成霞;唐寒冰
• 申請（專利權）人: 江蘇理工學院
• 主分類號: B25J5/00
• 分類號: B25J5/00;B25J9/16;B25J19/04
• 代理公司: 常州佰業騰飛專利代理事務所(普通合伙) 32231
• 代理人: 顧翰林

本發明涉及一種視覺導航技術，具體為一種全地形機器人視覺導航控制方法，針對傳統傳感器感應路線的方式抗干擾能力較差精度不足等問題，可解決傳統霍夫變換車道線檢測算法運算量大的問題，包括以下步驟：(1)圖像采集模塊采集圖像：獲取機器人視野范圍內的圖像，采用分辨率為640×480的CMOS攝像頭采集圖像，幀數范圍為5fps至30fps；(2)通信模塊連接上位機與下位機：采用路由器實現上位機與主控板之間的無線通信，將上位機識別的圖像信號實時傳送到下位機并進行模塊調用；(3)上位機對視頻流中的圖像進行逐幀處理，對傳統霍夫直線檢測進行改進，提出適用于全地形機器人的快速軌跡識別算法。

技術領域

本發明涉及一種視覺導航技術，具體為一種全地形機器人視覺導航控制方法。

背景技術

隨著科技發展，智能產業蓬勃興起，機器人技術高速發展并廣受歡迎，機器人智能化也成為了當今科技創新重要標志。機器人的分類非常廣泛，智能全地形機器人小車就是機器人的典型代表之一。全地形機器人，是指可以在任何地形上行駛的機器人，能在普通車輛無法正常行駛的惡劣地形上行動自如。作為現代的新發明和發展方向，通過算法的設計，可實現特定環境中無人為干預的自主行駛。全地形機器人具有自動尋光、尋跡、避障功能，可實現遠程控制行駛速度、準確定位停車、遠程傳輸圖像等功能，被廣泛應用于科學勘探、危險排查等場合。

在對全地形機器人相關技術研究中，機器人的自主導航技術直接影響其行走精度。傳統機器人在障礙場地上通過灰度傳感器或者紅外線傳感器感應黑色引線來實現導航，例如專利號CN201921578105.X，這種導航方式成本低，易實現，但是實際應用中對場地上軌跡線的清晰度和光線的穩定性要求都較高。

近年來研究者們對視覺導航技術做出了重要貢獻，對于直線道路模型，常用的兩種擬合導航線的方法是統計學方法中的最小二乘法和圖像處理方法中的霍夫變換算法，如專利號CN201910112978.X和CN201811565384.6；其中專利號CN201910112978.X利用最小二乘法快速獲取最小的數據，即與實際數據之間誤差的平方和，但對圖像質量要求較高，受噪聲影響較大；專利號CN201811565384.6擬合圖像所有可能的直線，通過多層過濾提取導航線，準確率較高，但需要將所有邊緣點變換到霍夫空間進行投票，再反算到直角坐標系中，該方法計算量較大。

發明內容

本發明要解決的技術問題克服現有的缺陷，提供一種全地形機器人視覺導航控制方法，針對傳統傳感器感應路線的方式抗干擾能力較差精度不足等問題，可解決傳統霍夫變換車道線檢測算法運算量大的問題。

為了解決上述技術問題，本發明提供了如下的技術方案：一種全地形機器人視覺導航控制方法，包括以下步驟：

(1)圖像采集模塊采集圖像：

獲取機器人視野范圍內的圖像，采用分辨率為640×480的CMOS攝像頭采集圖像，幀數范圍為5fps至30fps；

(2)通信模塊連接上位機與下位機：

采用路由器實現上位機與主控板之間的無線通信，將上位機識別的圖像信號實時傳送到下位機并進行模塊調用；

(3)上位機對視頻流中的圖像進行逐幀處理，對傳統霍夫直線檢測進行改進，提出適用于全地形機器人的快速軌跡識別算法，具體步驟如下：

(3.1)對圖像預處理，進行旋轉、灰度化和高斯濾波；

(3.2)采用Canny算子對圖像邊緣特征信息進行檢測；

(3.3)提取ROI區域中的邊緣線；

根據機器人視覺模塊的安裝位置和角度設置ROI區域，即機器人視野范圍，對區域邊緣線進行提取，定義一個數組，用以存放ROI區域的四個角點坐標，設原始圖像的最大橫、縱坐標分別為X和Y，則四個角點坐標的計算方式如下：