[發(fā)明專利]一種巡邏機(jī)器人執(zhí)行追蹤任務(wù)時的主動隱藏方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110671091.1
• 申請日: 2021-06-17
• 公開（公告）號: CN113536934A
• 公開（公告）日: 2021-10-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張波濤;王樹偉;洪濤
• 申請（專利權(quán)）人: 杭州電子科技大學(xué)
• 主分類號: G06K9/00
• 分類號: G06K9/00;G06K9/36;G06K9/62;G06N3/04;G06N3/08
• 代理公司: 杭州君度專利代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 33240
• 代理人: 楊舟濤

1.一種巡邏機(jī)器人執(zhí)行追蹤任務(wù)時的主動隱藏方法，其特征在于：該方法包括以下步驟：

步驟1、目標(biāo)區(qū)域獲取

利用巡邏機(jī)器人上的相機(jī)采集當(dāng)前環(huán)境圖像的RGB圖像，將得到的RGB圖像轉(zhuǎn)化為灰度圖像，計(jì)算灰度圖像中每個像素點(diǎn)的梯度幅值和方向，然后將灰度圖像分割為若干個大小為8*8的cell單元，計(jì)算每個cell單元的梯度直方圖，按照梯度方向?qū)γ總€cell單元中的梯度幅值進(jìn)行分組后，然后以4個cell單元為一個塊，對每個塊內(nèi)的梯度幅值進(jìn)行歸一化處理，然后使用滑動掃描窗得到特征向量，將特征向量輸入分類器中，實(shí)現(xiàn)目標(biāo)區(qū)域和背景區(qū)域的分類，然后將目標(biāo)區(qū)域壓縮成大小為k*l的ROI區(qū)域；

步驟2、隱藏地貌檢測

使用可分離卷積替代Unet網(wǎng)絡(luò)中的解碼部分，建立隱藏地貌檢測網(wǎng)絡(luò)，輸入步驟1拍攝的RGB圖像，隱藏地貌檢測網(wǎng)絡(luò)輸出尺寸與輸入圖像相同的預(yù)測圖像，通過預(yù)測圖像得到當(dāng)前環(huán)境的隱藏地貌區(qū)域；

步驟3、目標(biāo)檢測器訓(xùn)練

將步驟1得到的ROI區(qū)域作為初始的跟蹤區(qū)域，獲取初始幀T_t中的目標(biāo)樣本x＝[x₀,x₁,x₂,…,x_n-1]，通過循環(huán)矩陣對目標(biāo)樣本進(jìn)行循環(huán)位移處理得到訓(xùn)練樣本X：

對訓(xùn)練樣本X中的每個元素x_i賦予對應(yīng)的標(biāo)簽y_i，構(gòu)造訓(xùn)練集(x_i,y_i)，獲取誤差最小的回歸函數(shù)f(x)＝ω^Tx，其中ω為列向量表示權(quán)重系數(shù)，上標(biāo)T標(biāo)識轉(zhuǎn)置；構(gòu)造誤差函數(shù)：

其中λ為正則化函數(shù)；引入映射函數(shù)將ω映射為：

其中α_i為系數(shù)；

引入核函數(shù)得到利用循環(huán)矩陣的性質(zhì)和傅里葉變換，得到頻域中的最小二乘解，完成目標(biāo)監(jiān)測器的訓(xùn)練：

其中，為α的傅里葉變換，α為系數(shù)α_i形成的向量，α＝(K+λI)^-1y，為核函數(shù)K(x_i,x_j)中的第一行元素；

根據(jù)訓(xùn)練后的目標(biāo)監(jiān)測器，求取當(dāng)前樣本圖像z的相關(guān)性最大結(jié)果，得到跟蹤結(jié)果，實(shí)現(xiàn)對ROI區(qū)域的跟蹤：

其中，為相關(guān)性結(jié)果，為循環(huán)矩陣，⊙表示頻域像素點(diǎn)乘運(yùn)算；

步驟4、隱藏動作執(zhí)行

對步驟2得到的隱藏地貌區(qū)域結(jié)果進(jìn)行灰度化處理，并獲取巡邏機(jī)器人底盤可行駛地貌的像素值p_road，設(shè)置巡邏機(jī)器人的前視距離為l_v，并獲取對應(yīng)的圖像坐標(biāo)系中的縱坐標(biāo)y_t，遍歷所有縱坐標(biāo)為y_t的像素點(diǎn)，記錄像素值為p_road的可行駛像素點(diǎn)，然后分別統(tǒng)計(jì)位于中垂線左側(cè)和右側(cè)的可隱藏像素點(diǎn)個數(shù)l_counts和r_counts，計(jì)算偏置誤差err_target：

err_target＝(l_counts+r_counts)*0.8 (6)

計(jì)算巡航像素誤差err作為PID控制策略的輸入量：

err＝l_counts-r_counts-err_target (7)

調(diào)整比例參數(shù)k_p和微分參數(shù)k_d得到輸出量output：

output＝k_p*err+k_d*(err-err_last) (8)

將輸出量output作為巡邏機(jī)器人的角速度控制指令，控制機(jī)器人以穩(wěn)定的線速度沿著隱蔽地貌區(qū)域的邊界行駛，執(zhí)行隱藏動作。

2.如權(quán)利要求1所述一種巡邏機(jī)器人執(zhí)行追蹤任務(wù)時的主動隱藏方法，其特征在于：步驟1中使用的分類器為支持向量機(jī)。