[發明專利]一種基于單攝像機室內機器人障礙物定位的方法

有效

• 申請號: 202110051721.5
• 申請日: 2021-01-14
• 公開（公告）號: CN112884845B
• 公開（公告）日: 2023-03-31
• 發明（設計）人: 高發欽;姜凱;王子彤
• 申請（專利權）人: 山東浪潮科學研究院有限公司
• 主分類號: G06T7/80
• 分類號: G06T7/80;G06T7/70;G06T3/60
• 代理公司: 濟南泉城專利商標事務所 37218
• 代理人: 李桂存

1.一種基于單攝像機室內機器人障礙物定位的方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1，對攝像機進行標定，得到內參數其中/和/分別表示攝像機在x和y方向上以像素為單位的焦距長度，(u₀,v₀)表示光心在圖像上的像素坐標；

步驟2，標定得出攝像機相對于機器人坐標系的位置關系，將攝像機安裝在機器人固定高度，向下傾斜固定的角度，在正前方放置棋盤格作為標定板，計算出攝像機坐標系和機器人坐標系的位置變換矩陣T_{cam_to_rob}，進而得到攝像機的傾斜角度α和光心距離地面的高度H；T_{cam_to_w}是從攝像機坐標系到棋盤格坐標系的變換矩陣，由相機拍攝棋盤格的圖像，運行標定程序，計算外參數得到；

T_{w_to_rob}是從棋盤格坐標系到機器人坐標系的變換矩陣，由測量棋盤格相對機器人的位置得到；

T_{cam_to_rob}是從攝像機坐標系到機器人坐標系的變換矩陣，T_{cam_to_rob}＝T_{cam_to_w}T_{w_to_rob}；

從攝像機坐標系到機器人坐標系，是先繞X軸逆向旋轉90°-α，對應的旋轉矩陣是即/

對應的平移向量是t＝[0,-H,-L]，因此

由T_{cam_to_rob}＝T_{cam_to_w}T_{w_to_rob}得到T_{cam_to_rob}的各個元素后，根據得到H和α的值；

步驟3，攝像機采集路面圖像，找到障礙物的圖像坐標；

通過圖像處理、深度學習或者人工標注的方法，在圖像中找到障礙物區域，其中縱坐標最大的點，就是障礙物的邊緣和地面的交點，記錄其圖像像素坐標(u,v)；

步驟4，計算障礙物在攝像機坐標系中的的三維坐標；

首先計算攝像機光心到障礙物的連線和攝像機光軸的夾角β

然后計算障礙物在攝像機坐標系中的坐標(X_c,Y_c,Z_c)

由可得

步驟5，計算障礙物在機器人坐標系下的坐標；

將攝像機坐標系下的三維坐標轉換到機器人坐標系下；

其中X_r和Z_r就是障礙物在機器人坐標系中的坐標，可以知道障礙物相對于機器人左右和前后方向的位置，為機器人姿態調整或者路徑規劃提供參考；

2.根據權利要求1所述的基于單攝像機室內機器人障礙物定位的方法，其特征在于，所述步驟1中對攝像機標定的方法為張正友標定法。