[發(fā)明專利]一種用于外骨骼機(jī)器人使役環(huán)境中樓梯識(shí)別方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210577893.0
• 申請(qǐng)日: 2022-05-26
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN114663775B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-08-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉啟明;代玉星;李子瑞;郭士杰
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 河北工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): G06V20/10
• 分類號(hào): G06V20/10;G06T7/13;G06T5/20;G06T5/00;G06N3/04;G06K9/62;G01B21/16;G06V10/764;G06V10/774;G06V10/82
• 代理公司: 天津市鼎拓知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 12233
• 代理人: 朱麗麗

本申請(qǐng)公開(kāi)了一種用于外骨骼機(jī)器人使役環(huán)境中樓梯識(shí)別方法，包括以下步驟：通過(guò)安裝在外骨骼機(jī)器人上的圖像采集模塊采集外骨骼機(jī)器人前進(jìn)方向的路面環(huán)境圖像，以得到第一環(huán)境圖像；將第一環(huán)境圖像輸入基于Faster R?CNN網(wǎng)絡(luò)的樓梯識(shí)別系統(tǒng)，做首次樓梯識(shí)別。將第一環(huán)境圖像進(jìn)行灰度化處理，以得到第二環(huán)境圖像；將第二環(huán)境圖像輸入基于canny算子和霍夫變換算法的直線識(shí)別系統(tǒng)，做二次樓梯識(shí)別。最后通過(guò)測(cè)距模快測(cè)量距離，采用測(cè)量值和閾值比較法判斷樓梯環(huán)境具體為下行樓梯還是上行樓梯。該用于外骨骼機(jī)器人使役環(huán)境中樓梯識(shí)別方法可有效提升外骨骼機(jī)器人對(duì)樓梯判斷的準(zhǔn)確率。

技術(shù)領(lǐng)域

本申請(qǐng)一般涉及外骨骼環(huán)境感知領(lǐng)域，尤其涉及一種用于外骨骼機(jī)器人使役環(huán)境中樓梯識(shí)別方法。

背景技術(shù)

外骨骼機(jī)器人也稱可穿戴機(jī)器人，是一種可穿戴在操作者身上，以提升操作者行動(dòng)便利性的裝置，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于醫(yī)療領(lǐng)域、軍事領(lǐng)域及其他相關(guān)領(lǐng)域中。由于外骨骼機(jī)器人的使役環(huán)境復(fù)雜多樣，包括平地行走、上下樓梯、上下斜坡和避障等，其中上下樓梯為最常見(jiàn)的一種使役環(huán)境，外骨骼機(jī)器人對(duì)上下樓梯判斷的準(zhǔn)確將直接影響外骨骼機(jī)器人的有效性和實(shí)用性。但當(dāng)前基于視覺(jué)的目標(biāo)識(shí)別方法，僅適用于識(shí)別生活中常見(jiàn)物體，當(dāng)將其用于外骨骼機(jī)器人對(duì)于上下樓梯的判斷時(shí)，由于需要判斷的樓梯樣式多，識(shí)別時(shí)受圖像質(zhì)量影響等因素，導(dǎo)致外骨骼機(jī)器人對(duì)上下樓梯判斷的準(zhǔn)確率較低。因此，如何提升外骨骼機(jī)器人對(duì)上下樓梯判斷的準(zhǔn)確率已成為本領(lǐng)域中亟待解決的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于現(xiàn)有技術(shù)中的上述缺陷或不足，期望提供一種可提升外骨骼機(jī)器人對(duì)上下樓梯判斷的準(zhǔn)確率的用于外骨骼機(jī)器人使役環(huán)境中樓梯識(shí)別方法。

具體技術(shù)方案如下：

本申請(qǐng)?zhí)峁┮环N用于外骨骼機(jī)器人使役環(huán)境中樓梯識(shí)別方法，包括以下步驟：

通過(guò)安裝在外骨骼機(jī)器人上的圖像采集模塊采集外骨骼機(jī)器人前進(jìn)方向的路面環(huán)境圖像，以得到第一環(huán)境圖像；

將所述第一環(huán)境圖像輸入樓梯識(shí)別系統(tǒng)，以得到第一樓梯識(shí)別分?jǐn)?shù)，其中所述樓梯識(shí)別系統(tǒng)利用經(jīng)訓(xùn)練和測(cè)試得到的樓梯識(shí)別模型，得出所述第一樓梯識(shí)別分?jǐn)?shù)；

將所述第一樓梯識(shí)別分?jǐn)?shù)與第一設(shè)定分?jǐn)?shù)進(jìn)行比較；

當(dāng)所述第一樓梯識(shí)別分?jǐn)?shù)大于所述第一設(shè)定分?jǐn)?shù)時(shí)，將所述第一環(huán)境圖像進(jìn)行灰度化處理，以得到第二環(huán)境圖像；

將所述第二環(huán)境圖像輸入直線識(shí)別系統(tǒng)，以得到第二樓梯識(shí)別分?jǐn)?shù)；

對(duì)所述第一樓梯識(shí)別分?jǐn)?shù)和第二樓梯識(shí)別分?jǐn)?shù)進(jìn)行加權(quán)求和，以得到第三樓梯識(shí)別分?jǐn)?shù)；

將所述第三樓梯識(shí)別分?jǐn)?shù)與第二設(shè)定分?jǐn)?shù)進(jìn)行比較；

當(dāng)所述第三樓梯識(shí)別分?jǐn)?shù)大于所述第二設(shè)定分?jǐn)?shù)時(shí)：

通過(guò)安裝在外骨骼機(jī)器人上的測(cè)距模塊測(cè)量得到測(cè)量距離，所述測(cè)量距離為測(cè)距模塊和與其測(cè)距端正對(duì)的路面的距離；

將所述測(cè)量距離與設(shè)定距離進(jìn)行比較；

當(dāng)所述測(cè)量距離大于所述設(shè)定距離，判定當(dāng)前路面環(huán)境為下行樓梯；

當(dāng)所述測(cè)量距離小于所述設(shè)定距離，判定當(dāng)前路面環(huán)境為上行樓梯。

可選的，所述樓梯識(shí)別模型通過(guò)以下步驟訓(xùn)練得到：

采集若干構(gòu)圖中包含有樓梯的第一圖像，所述第一圖像中的樓梯樣式不同，和/或背景環(huán)境也不同；

對(duì)各所述第一圖像中的樓梯部分劃分為一類，并分別進(jìn)行標(biāo)注，以得到標(biāo)注后生成的各第二圖片；

利用各所述第二圖片對(duì)所述Faster R-CNN網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行訓(xùn)練和測(cè)試，以生成所述樓梯識(shí)別模型。