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专利号: 2019108772116
申请人: 杭州电子科技大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 计算;推算;计数
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于航迹推测的快速机器人视觉定位方法,其特征在于,该方法具体包括以下步骤:步骤一、将摄像机固定悬挂安装在一定高度,使相机镜头与定位区域保持水平,连接好电源以及网线,进行拍摄,获取定位区域的原始色彩图像;

步骤二、将标定板放置在定位区域,获取不同位姿下的标定板图像并保存;

步骤三、利用MATLAB处理标定板图像,进行相机标定,获取相机参数;

步骤四、在移动机器人上方设置矩形颜色区域作为定位目标;利用摄像机获取带有矩形颜色标识的机器人图像,再根据相机标定的参数,对图像做矫正处理;

步骤五、先对矫正后的图像作预处理操作,再利用网格化的方法处理,获取目标机器人在图像中的位置坐标;

其中先对矫正后的图像作预处理操作是指:

①、获取待处理图像,选出感兴趣区域做下一步处理;

②、将图像由RGB转化为HSV颜色空间;

③、对图像作开闭操作,消除干扰,填充物体,使目标识别更精确;

其中利用网格化的方法处理,获取目标机器人在图像中的位置坐标,具体为:将定位图像分割为规则的网格形式,利用像素把目标机器人的图像分割成大小相同的方格;

选取方格中心点作为采样点,获取每个中心点处的像素信息,并与已知矩形颜色标识的像素信息作比对;当方格中心的像素信息与已知矩形颜色标识的像素信息一致时,将该位置的小方格作为矩形颜色标识占据的网格,记为目标区域,反之,记为非目标区域;将定位图像的所有方格中心处的像素信息比对后,记录下所有目标区域的像素坐标,利用目标区域的像素坐标获取目标区域的质心坐标,即矩形颜色标识的像素坐标;

质心的坐标(Cx,Cy)通过求解所有目标区域的中心点坐标的加权平均得到,即其中n为目标区域的个数,xi表示目标区域的中心点横坐标,yi表示目标区域的中心点纵坐标;

步骤六、利用坐标转化将图像坐标转化为实际坐标;

步骤七、针对运动状态下的移动机器人,通过无线通讯模块进行数据传输,利用移动机器人的角速度和角度,完成移动机器人的动态定位;

具体为:利用移动机器人上各种传感器设备,获取需要角速度、角度;通过无线通信模块将传感器测得的数据传输给上位机;上位机通过当前时刻的角速度、角度,预测出下一时刻的移动机器人位置,并对该位置进行目标识别,获取移动机器人的位置坐标,实现移动机器人的定位;

其中,预测出下一时刻的移动机器人位置,具体为:

若当前时刻的移动机器人位置为P1(x1,y1),获取到的角速度为wr和wl,车轮半径为d,与水平方向的夹角为θ;则下一时刻的移动机器人位置为P2(x2,y2),x2=x1-(r-r*cos(wT+θ-π/

2) ) ,y2=y 1+r *sin (wT+θ-π/ 2) ,其中 vr= wr*d ,vl= wl*d ,以该位置作为动态窗口的中心,对图像作网格化处理,得到移动机器人的位置坐标;若在新的窗口中没有找到目标,则以当前时刻的目标坐标P1(x1,y1)为中心,2*v*T为长度的窗口中寻找目标,重新定位目标;不断循环操作,实现对动态目标的定位。

2.根据权利要求1所述的一种基于航迹推测的快速机器人视觉定位方法,其特征在于:所述步骤三中,利用MATLAB处理标定板图像,进行相机标定,获取相机参数是指:利用已知长度的黑白标定板放置于定位区域,拍摄图像,获取多张不同位姿下的标定板图像并保存,利用MATLAB中的Camera Calibrator进行相机标定,获取摄像机的内外参数。