[發明專利]一種基于輔助向量校正的移動機器人連續視覺歸航方法、存儲介質及電子裝置

在審

• 申請號: 202110802186.2
• 申請日: 2021-07-15
• 公開（公告）號: CN113433948A
• 公開（公告）日: 2021-09-24
• 發明（設計）人: 紀勛;孫國松;余明裕;王準
• 申請（專利權）人: 大連海事大學
• 主分類號: G05D1/02
• 分類號: G05D1/02
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責任公司 21212
• 代理人: 姜玉蓉;李洪福

本發明提供一種基于輔助向量校正的移動機器人連續視覺歸航方法，包括：利用搭載在移動機器人上的全景相機，在室內或者室外隨機選取目標位置和當前位置，獲取全景圖像；根據ORB圖像特征匹配算法所提取的自然路標計算歸航向量，控制機器人移動；在機器人移動的過程中，拍攝輔助全景圖像，并計算輔助歸航向量；在輔助歸航向量和控制當前機器人移動的歸航向量的共同作用下，計算新的歸航向量，并控制機器人按照新的歸航方向移動；在機器人移動的過程中，根據輔助歸航向量不斷更新機器人的歸航方向，讓機器人連續的完成歸航任務。本發明技術方案能夠消除機器人在移動固定步長后被迫停頓的問題，使機器人快速完成歸航任務，提高機器人自主導航能力。

技術領域

本發明涉及移動機器人視覺歸航技術領域，具體而言，尤其涉及一種基于輔助向量校正的移動機器人連續視覺歸航方法、存儲介質及電子裝置。

背景技術

當前，在移動機器人研究領域當中，機器人自主導航技術是一項重要的研究內容。最早由生物啟發，由昆蟲覓食后成功歸航發展而來的視覺歸航(Visual Homing)，由于機器人可以獲取豐富的環境信息，以及簡單的計算量是機器人導航技術的一種有效手段。與傳統的移動機器人同時定位與地圖構建(SLAM)技術不同，視覺歸航不需要對機器人自身定位以及復雜的地圖構建，而是直接通過輸入兩張全景圖像，計算歸航向量來完成歸航任務，可以在成本較小的硬件條件下，使機器人順利歸航。

當下的視覺歸航技術存在的問題包括：大多數視覺歸航算法在控制機器人移動固定步長后需要再次獲取當前位置圖像并計算歸航向量，修正機器人的歸航方向。從而會導致機器人不能及時獲取新的歸航方向，導致機器人被迫停頓，從而使機器人不能實時地完成導航任務。

發明內容

根據上述提出的技術問題，提供一種基于輔助向量校正的移動機器人連續視覺歸航方法、存儲介質及電子裝置。本發明在機器人移動的過程中拍攝輔助全景圖像，計算輔助歸航向量并與當前控制機器人移動的歸航向量按不同的權重分配，更新歸航向量，修正機器人的歸航方向，并控制機器人向目標位置移動。從而使機器人在移動的過程中不斷更新歸航向量，連續移動到達目標位置，消除機器人在移動固定步長后被迫停頓的問題，使機器人快速完成歸航任務，提高機器人自主導航能力。

本發明采用的技術手段如下：

一種基于輔助向量校正的移動機器人連續視覺歸航方法，包括：

S1、利用搭載在移動機器人上的全景相機，在室內或者室外隨機選取目標位置和當前位置，獲取全景圖像；

S2、基于獲取的全景圖像，根據ORB圖像特征匹配算法所提取的自然路標計算歸航向量h₁，控制機器人移動；

S3、在機器人移動的過程中，拍攝輔助全景圖像Q_F，并計算輔助歸航向量h₁′；

S4、在輔助歸航向量和控制當前機器人移動的歸航向量的共同作用下，計算新的歸航向量h₂，并控制機器人按照新的歸航方向移動；

S5、在機器人按照新的歸航方向移動后，返回執行步驟S3-S4，在機器人移動的過程中，根據輔助歸航向量不斷更新機器人的歸航方向，讓機器人連續的完成歸航任務。

進一步地，所述步驟S1中，獲取的全景圖像至少為兩幅。

進一步地，所述步驟S2中，計算歸航向量h₁的具體過程如下：

S21、依據搭載在移動機器人上的全景相機成像規律，全景圖像的投影點一定在全景圖像的中心，根據成像規律，以圖像的中心為原點建立二維笛卡爾坐標系；

S22、基于當前位置的全景圖像Q_C，假設P_C＝(0,0)為當前位置圖像的投影點，即圖像的中心；