[发明专利]利用基于视觉的调整引导车辆的方法和系统

说明书

本申请是美国申请号11/107,114，于2005年4月15日提交的部分继续，其要求美国临时申请号60/641,240，于2005年1月4日提交在35 U.S.C.119(e)下的优先权。

技术领域

本发明涉及使用视觉调整来引导车辆的方法和系统。

背景技术

全球定位系统(GPS)接收器已经用于为车辆导航应用提供位置数据。然而，尽管具有差分校正的特定GPS接收器在其大部分工作时间内可具有大约10厘米(4英寸)的一般位置误差，大于50厘米(20英寸)的绝对位置误差在其5％的工作时间内普遍存在。此外，GPS信号会被建筑物、树或其它障碍物所阻挡，这会使得只用GPS导航的系统在特定地点或环境中变得不可靠。相应地，需要使用一个或多个附加的传感器来补充或加强基于GPS导航的系统，从而提高精确性和鲁棒性。

发明内容

定位接收器在求值时间窗口过程中采集车辆的初步位置数据。由所述初步位置数据确定初步制导数据。视觉模块在所述求值时间窗口过程中采集视觉数据。由采集的视觉数据确定视觉制导数据。视觉质量估计器为所述求值时间窗口过程中的所述视觉数据和视觉制导数据中的至少一个估计视觉质量数据。所述视觉质量数据基于回归路径和密度网格点。如果所述视觉质量数据超过最小阈值，调节器基于所述视觉制导数据将所述初步制导数据调节为修正的制导数据，使得所述修正的制导数据与所述视觉制导数据一起被记录或大体同延。

附图说明

图1是根据本发明基于初步制导数据(如，初步位置数据)和视觉制导数据(如，源于视觉的位置数据)引导车辆的系统的方框图。

图2是根据本发明基于初步制导数据(如，初步位置数据)和视觉制导数据(如，源于视觉的位置数据)引导车辆的方法的流程图。

图3是根据本发明基于初步制导数据(如，初步位置数据)和视觉制导数据(如，源于视觉的位置数据)的引导车辆的另一方法的流程图。

图4是表示诸如来自差分全球定位系统(GPS)的制导信号的位置数据的静态定位误差的图表。

图5是表示通过诸如本发明所述的视觉模块的另一传感器“调谐”后，诸如来自差分全球定位系统(GPS)信号的制导信号的位置数据的定位误差的图表，。

图6是基于来自视觉数据(如，单目视觉数据)的视觉制导数据引导车辆的方法的实施例的流程图。

图7是基于视觉制导数据引导车辆的方法的另一实施例的流程图。

图8A是视觉质量估计器的各种组件或逻辑构件的方框图。

图8B是用于确定图像数据或视觉数据的视觉质量数据的方法的流程图。

图9是在组织或分段成作物像素和非作物像素后的行作物的示范性图像。

图10示出了来自图9中作物像素的强度分布。

图11是示范性的费米(Fermi)函数，用作干草列的模板或参考强度分布。

图12是示范性的正弦函数，用做行作物的模板或参考强度分布。

图13是表示在所述参考强度分布和观察的强度分布之间互相关的确定图示。

图14示出了与作物行的近似中心线相关联的回归路径(如，回归线)，以及与所述回归路径相关联的多个分段或窗口。

图15A是视觉质量估计器的各种组件或逻辑构件的方框图。

图15B是基于来自视觉数据(如，立体视觉数据)的视觉制导数据引导车辆的方法的一个实施例的流程图。

图16表示作物特征或植被的密度网格点以及与作物行相关联的中心线。

具体实施方案

图1是用来引导车辆的制导系统11的方框图。可以将该制导系统11安装在或配置于车辆或移动机器人上。该制导系统11包括视觉模块22和与调节器110通信的定位接收器28。

视觉模块22可与视觉质量估计器(20或120)相关联。定位接收器28可与位置质量估计器24相关联。调节器110可以与车辆控制器25通信。依次地，该车辆控制器25被耦合到转向系统27。

定位接收器28可包括带有差分校正的全球定位系统(GPS)接收器(如GPS接收器以及用于接收由卫星或地面源发射的差分校正信号的接收器)。该定位接收器28提供车辆的位置数据(如坐标)。该定位接收器28可将下述条件、状态或状况中的一个或多个(如通过状况信号)指示给至少调节器110或位置质量估计器24：(1)定位接收器28被禁止的地方，(2)对于一个或多个相应的求值间隔，位置数据无法获得或被破坏的地方，以及(3)对于一个或多个相应的求值间隔，位置数据被估计的精度或可靠性跌落在最小阈值以下的地方。定位接收器28为车辆提供非常适合于全球导航或全球路径规划的位置数据。