專利名稱：基于圓形路標成像分析的機器人視覺定位方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于機器人視覺定位領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
移動體在缺乏類似GPS定位的環(huán)境下的視覺定位一直是機器人領(lǐng)域ー個重要的研究方向，這種不依靠全局定位系統(tǒng)的定位方式擁有非常廣闊的應(yīng)用前景。 在移動機器人上，利用超聲或者激光測距傳感器檢測機器人周圍環(huán)境信息，根據(jù)預(yù)先繪制的地圖進行匹配，可以對機器人進行定位。這種定位的精度依賴傳感器的精度，是ー種被廣泛使用的定位方法。但是，這種定位方法在一些情況下依然存在問題。當周圍環(huán)境變化劇烈的情況下，這種依賴環(huán)境位置的定位方法將不再適用；當廣闊環(huán)境下環(huán)境位置信息超出傳感器檢測范圍時，該定位方法將無法正確定位；當環(huán)境中存在多個環(huán)境位置信息相同獲相似的位置時，這種定位方法很可能導(dǎo)致錯誤的定位。另ー種通過視覺傳感器獲得機器人周圍環(huán)境信息，然后通過與數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)對比來確定機器人的位置。這種定位方法同時依賴移動機器人的環(huán)境信息，上述環(huán)境信息變化或者不足導(dǎo)致定位失敗的因素也會對該定位方法產(chǎn)生影響。另外，這種定位方法檢測過程緩慢，匹配算法復(fù)雜，計算量大，數(shù)據(jù)庫消耗的存儲量大，很難做到實時的定位和導(dǎo)航。在視覺導(dǎo)航和定位中，一種可靠實用的方法就是利用路標。自然路標在樣式和放置位置上都存在諸多局限，導(dǎo)致該方法的實用性和可擴展性都不強；而人工路標通過特殊的設(shè)計和擺放，能夠提供很好的靈活性，其檢測過程也更加具有魯棒性。專利《一種基于顔色路標的移動機器人視覺導(dǎo)航方法》(公開號CN 101619984A)中也利用的顔色路標進行定位。但該專利采用的是圓柱形路標，通過單ー的路標只能獲得機器人與該路標的距離，無法獲得角度信息。這種方法需要多個有不同編號的人工路標完成定位任務(wù)，路標放置復(fù)雜，識別任務(wù)繁多，定位計算量大。專利《基于單個路標的視覺導(dǎo)航定位和導(dǎo)航方法》(公開號CN101660908A)利用單個路標進行定位。但該專利使用的路標圖案復(fù)雜，而且在路標檢測過程中采用的是模版匹配的方法。這種方法難于適應(yīng)室外各種光照環(huán)境，在成像質(zhì)量不理想時難以獲得正確的識別結(jié)果，這導(dǎo)致該定位方法使用范圍局限，缺乏魯棒性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對與當前移動體視覺導(dǎo)航定位技術(shù)過度依賴環(huán)境信息、計算量大、魯棒性不強等缺點，提出了一種經(jīng)濟、快速、可靠的依靠特定設(shè)計的人工路標的視覺定位方法。該方法可以用于移動機器人在預(yù)設(shè)路線行駛過程中的定位任務(wù)，并且已經(jīng)在視覺導(dǎo)航機器人上實踐。本發(fā)明的特征在于，依次含有以下步驟步驟(1)，設(shè)計并放置標識步驟(1.1)，設(shè)計標識
標識呈圓形，直徑為20公分，在標識邊緣處設(shè)有寬度為4公分的黃色邊緣，標識的內(nèi)部為黑色；步驟(I. 2)，標識放置于道路右側(cè)，標識的位置為0(x，y)，標識的中心與包含在移動機器人在內(nèi)的CCD攝像頭同高，以使在移動機器人行進過程中標識始終在移動機器人的視野中；步驟(2)，在計算機中依次執(zhí)行以下步驟步驟(2. I),特定顏色邊緣的提取步驟(2. I. I),把從所述C⑶攝像頭載入的RGB顏色圖像轉(zhuǎn)換為灰度圖像，用I表示灰度值
權(quán)利要求
1.基于圓形路標成像分析的機器人視覺定位的方法，其特征在于，依次含有以下步驟 步驟(I)，設(shè)計并放置標識 步驟(L I),設(shè)計標識 標識呈圓形，直徑為20公分，在標識邊緣處設(shè)有寬度為4公分的黃色邊緣，標識的內(nèi)部為黑色； 步驟(I. 2),標識放置于道路右側(cè),標識的位置為0(x, y),標識的中心與包含在移動機器人在內(nèi)的CCD攝像頭同高，以使在移動機器人行進過程中標識始終在移動機器人的視野中； 步驟(2)，在計算機中依次執(zhí)行以下步驟 步驟(2. I)，特定顏色邊緣的提取 步驟(2. I. I)，把從所述CCD攝像頭載入的RGB顏色圖像轉(zhuǎn)換為灰度圖像，用I表示灰度值
全文摘要
基于圓形路標成像分析的機器人視覺定位的方法屬于機器人視覺定位領(lǐng)域，其特征在于含有以下步驟設(shè)計并放置圓形的道路標識，標識識別包含特定顏色邊緣擬合、RANSAC橢圓擬合以及標識檢驗三個步驟，最后進行移動體機器人定位等步驟，具有只需單個路標完成定位，路標樣式簡單，檢測過程快且能用于室外光照條件下以及定位快速簡單的優(yōu)點。
文檔編號G01C11/00GK102679960SQ20121014407
公開日2012年9月19日 申請日期2012年5月10日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月10日
發(fā)明者楊昉, 王宏 申請人:清華大學(xué)