[發明專利]提高掃地機器人環境特征識別魯棒性的方法及其應用

在審

• 申請號: 202111010112.1
• 申請日: 2021-08-31
• 公開（公告）號: CN113723296A
• 公開（公告）日: 2021-11-30
• 發明（設計）人: 丁勁松;宋育剛
• 申請（專利權）人: 蘇州順馳機器人有限公司
• 主分類號: G06K9/00
• 分類號: G06K9/00;G06K9/46;G06T7/73
• 代理公司: 蘇州優博知識產權代理事務所(普通合伙) 32487
• 代理人: 張楠

本發明提供一種提高掃地機器人環境特征識別魯棒性的方法、終端和計算機可讀存儲介質，針對掃地機器人使用攝像頭進行定位過程中存在的定位丟失問題，本發明的魯棒性分析系統，基于對環境圖像特征的分析定義了“可檢測性”、“深度魯棒性”和“旋轉魯棒性”三個特征參數，在初次執行任務時，通過分析周圍環境的圖像特征，可以找到很多“可檢測性”、“深度魯棒性”和“旋轉魯棒性”數值相對較高的特征，作為參考特征。在實際工作過程中，機器人實時處理環境圖像，與參考圖像特征進行比較匹配，能快速識別出環境中的特征，顯著提高移動中的掃地機器人對環境特征識別的魯棒性，提高掃地機器人的定位性能。

技術領域

本發明涉及掃地機器人技術領域，尤其涉及一種提高掃地機器人環境特征識別魯棒性的方法、終端和計算機可讀存儲介質。

背景技術

掃地機器人，又稱自動打掃機、智能吸塵、機器人吸塵器等，是智能家用電器的一種，能憑借一定的人工智能，自動在房間內完成地板清理工作。一般采用刷掃和真空方式，將地面雜物先吸納進入自身的垃圾收納盒，從而完成地面清理的功能。一般來說，將完成清掃、吸塵、擦地工作的機器人，也統一歸為掃地機器人。

掃地機器人使用攝像頭對周圍環境特征進行識別時，會經常用到圖像比較匹配法，在搜索區域內找出參考特征模板的最佳匹配。但是這種方法有一個關鍵問題，就是攝像頭和對象物體之間的相對移動，地面有障礙物或不平整時引起的攝像頭的旋轉和俯仰，會導致對象物體的圖像產生變形，從而導致掃地機器人識別不出對象物體的特征，引起掃地機器人的定位丟失，現有技術中解決此類問題的一種方法，是匹配多個通過仿射變換得到的候選特征圖像，但隨著候選特征圖像的大量增加，會消耗大量的計算資源，這種方法對于實時性任務不實用。

綜上所述，本申請現提出一種提高掃地機器人的環境特征識別魯棒性性能的方法來解決上述出現的問題。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的在于提出一種提高掃地機器人環境特征識別魯棒性的方法、終端和計算機可讀存儲介質，以解決上述背景技術中提出的問題。

基于上述目的，本發明提供了一種提高掃地機器人環境特征識別魯棒性的方法，包括以下步驟：

S1：定義圖像移動的四維向量空間，X，Y，Z三軸的軸向方向和圍繞Z軸的旋轉方向θ；

S2：通過矩陣G對目標圖像進行特征分析計算：

其中I(i,j)代表圖像中的點(i,j)的像素值；

S3：從步驟S2中的矩陣G獲得四個特征值：λ_x、λ_y、λ_z以及λ_θ；

S4：定義參數Detectability＝Min(λ_x，λ_y)、RBD＝1/λ_z，RBR＝1/λ_θ，Detectability代表對象區域圖像特征的“可檢測性”，RBD(Robustness for Depth)代表對象區域圖像特征的“深度魯棒性”，RBR(Robustness for Rotation)代表對象區域圖像特征的“旋轉魯棒性”；

S5：在掃地機器人初次執行任務時，通過分析周圍環境的圖像特征，記錄可檢測性Detectability、深度魯棒性RBD和旋轉魯棒性RBR前20％高的數值，作為掃地機器人的參考特征；

S6：在掃地機器人后續執行任務的過程中，與步驟S5中的參考特征進行匹配和比對，可快速識別環境中的特征，提高對環境特征識別的魯棒性以及提高掃地機器人的定位性能。

此外，本申請還提供一種終端，所述終端包括存儲器、處理器及存儲在存儲器上并在所述處理器上運行的提高掃地機器人環境特征識別魯棒性的程序，所述處理器執行所述提高掃地機器人環境特征識別魯棒性的程序時實現前述的提高掃地機器人環境特征識別魯棒性的方法的步驟。