[發明專利]運動機器人視覺導航方法

在審

• 申請號: 202011576117.6
• 申請日: 2020-12-28
• 公開（公告）號: CN112581543A
• 公開（公告）日: 2021-03-30
• 發明（設計）人: 徐沛;黃海峰
• 申請（專利權）人: 鎮江市高等專科學校
• 主分類號: G06T7/80
• 分類號: G06T7/80;G06T7/194;G06T7/246;G06K9/62;G06N3/04;G06N3/08
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 徐澍

本發明公開了一種運動機器人視覺導航方法，包括以下步驟：采集左右攝像機圖像，對攝像機進行標定；對視頻進行處理得到幀圖，采用基于主動光照的圖像增強的方法對得到的圖像進行預處理；基于YOLOv3網絡目標檢測的方法，對圖像進行目標識別；根據得到的目標所在的邊界框對圖像進行根據最小二乘擬合插值法優化后的SGBM算法進行立體匹配；得到圖像的類別與圖像的位置信息。本發明不僅可以檢測出目標物，還可以框出目標所在邊界預選框，為后續立體匹配獲取深度信息以及避障打下了基礎。由于本發明方法只對預選框圖像進行匹配運算，減少了立體匹配的圖片大小，也大大提高了立體匹配的計算效率，為提高目標檢測實時性起到有益效果。

技術領域

本發明涉及一種運動機器人視覺導航方法，屬于機器人技術領域。

背景技術

工廠常使用機器人進行工件、貨物的搬運，為了進一步實現搬運機器人運動的智能化，需要借助各類傳感裝置使搬運機器人對當前路況和運動狀態具有識別和判斷功能，并進行自我決策，從而可以使搬運機器人實現完全無人操作，并在工作過程中按規定路線運行，或者根據任務目標，對環境識別后自行規劃合理運動軌跡，完成智能化運行。隨著運動機器人的發展，其應用領域愈加廣泛，目前運動機器人的導航方式主要有磁條導航，慣性導航，激光導航等。磁條導航需要在機器人移動路徑上鋪設磁條，精度較低，且突出地面的磁條易損壞；慣性導航隨著時間的累積，慣性導航累積誤差增大，需輔助其他設備予以校正，且高精度的慣性導航器件成本較高；激光導航需要在移動路徑兩邊添加反光板，對反光板的安裝精度要求較高，且對其他光源敏感，不易于室外作業，成本較高。

視覺導航是目前該領域中的熱點，雙目立體視覺(Binocular Stereo Vision)作為機器視覺的一種重要形式，它通過利用不同相機從不同方位拍攝目標獲得多幅圖像，通過計算目標對應點的視差，得到目標的三維信息。相比于常見的單目相機和RGB-D相機，雙目相機能夠更好的進行環境的三維重建和目標定位。在智能機器人運行過程中，有多個關鍵技術影響著運行狀態，其中路徑規劃決定著智能機器人能否有效避開障礙物，規劃出一條安全無碰的運行路徑，從而高效安全地實現智能搬運工作任務。運動機器人控制系統采用視覺導航，以雙目相機作為傳感器，來進行目標特征提取與識別，從而實現前景目標檢測與定位，應用于運動路徑規劃，提供路徑規劃所需要的環境信息，為后續的路徑規劃與避障提供必要的先驗知識，可以提高運動機器人運行準確率和避障性能。

發明內容

本發明的目的在于提供一種運動機器人視覺導航方法，基于YOLOv3(YOU ONLYLOOK ONCE)目標檢測方法來進行前景目標特征提取與識別，從而實現道路目標與障礙物檢測與定位，應用于智能搬運車雙目視覺導航過程，提供路徑規劃所需要的環境信息，為后續的路徑規劃與避障提供必要的先驗知識。

本發明的目的通過以下技術予以實現：

一種運動機器人視覺導航方法，前景視場分別在左右攝像機上成像，形成左圖和右圖，運動機器人視覺導航方法包括以下步驟：

一、采集左右攝像機圖像，對攝像機進行標定，得到攝像機內參數矩陣，畸變系數矩陣，本征矩陣，基礎矩陣，旋轉矩陣以及平移矩陣；

二、對視頻進行處理得到幀圖，采用基于主動光照的圖像增強的方法對得到的圖像進行預處理，包括以下步驟：

①利用景深將圖像分為前景與背景區域；

②在景深的基礎上，根據物體與背景的梯度信息把物體與背景分割開；

③選擇無窮遠處與物體非相關性較低的像素點作為背景光估計；

④利用紅色逆通道法求出R、G、B三個通道的透射率；

⑤得到背景光與透射率之后，根據式

I^c(x)＝J^c(x)·t^c(x)+B^∞c[1-t^c(x)]