[发明专利]机器人的主动视觉人脸跟踪方法和跟踪系统

权利要求书

1.一种机器人的主动视觉人脸跟踪方法，包括如下步骤：

(1)移动机器人通过主动摄像机获取环境信息图像并检测图像中是否有人脸目标；

(2)检测到人脸目标后，机器人对人脸目标进行跟踪，并通过主动摄像机和机器人移动将人脸目标保持在图像中心。

2.根据权利要求1所述的机器人的主动视觉人脸跟踪方法，其特征在于，采用类Haar特征的Adaboost人脸检测算法检测人脸目标。

3.根据权利要求1所述的机器人的主动视觉人脸跟踪方法，其特征在于，所述将人脸目标保持在图像中心的方法为：

A、在图像中心设定一个尺寸小于图像大小的矩形限制区域，矩形限制区域到图像边缘设置为第一缓冲区域；人脸目标超出矩形限制区域进入第一缓冲区域时，主动摄像机移动使人脸目标保持在矩形限制区域内；

B、在主动摄像机最大移动范围到一小于主动摄像机最大移动范围的设定值之间设置第二缓冲区域，当人脸目标超出矩形限制区域且主动摄像机进入第二缓冲区域时，机器人旋转使人脸目标保持在矩形限制区域内。

4.根据权利要求3所述的机器人的主动视觉人脸跟踪方法，其特征在于，主动摄像机的移动为水平方向和/或垂直方向的运动。

5.根据权利要求3所述的机器人的主动视觉人脸跟踪方法，其特征在于，所述机器人是360度范围的旋转。

6.根据权利要求1所述的机器人的主动视觉人脸跟踪方法，其特征在于，对人脸目标进行跟踪的方法为：

A、将主动摄像机采集的RGB图像转化为HSV图像；

B、计算人脸目标区域的色彩直方图

C、根据色彩直方图，计算HSV图像中色彩的概率分布，获得颜色概率直方图；

D、通过颜色概率直方图选取搜索窗的大小与初始位置，采用窗口自适应的CamShift核密度估计算法对人脸目标进行跟踪。

7.根据权利要求1-6任一项所述的机器人的主动视觉人脸跟踪方法，其特征在于，机器人在跟踪到人脸目标后，移动到人脸目标位置。

8.根据权利要求7所述的机器人的主动视觉人脸跟踪方法，其特征在于，机器人移动到人脸目标位置的方法为：

A、获取机器人与人脸目标之间的障碍物位置，生成动态栅格地图；

B、采用D*路径搜索算法计算出机器人到人脸目标的最优路径；

C、根据最优路径机器人向人脸目标位置移动，并通过模糊逻辑控制算法控制机器人移动的速度。

9.根据权利要求8所述的机器人的主动视觉人脸跟踪方法，其特征在于，所述模糊逻辑控制算法为：

(a)从动态栅格地图中获取障碍物到机器人之间的距离D；

(b)对距离D和机器人速度V设定模糊语言和定义数值，设定论域，获得障碍物距离D和机器人速度V的隶属度函数；

(c)根据障碍物远近与速度快慢的对应关系，得到机器人距离D和速度V的模糊控制规则；

(d)根据隶属度函数获得距离D和机器人速度V的模糊关系矩阵R，得到模糊控制的决策公式V＝D*R；

(e)由模糊控制的决策公式计算模糊向量，按照最大隶属度表决的方法，选择相应的机器人的速度。

10.一种机器人的主动视觉人脸跟踪系统，其特征在于包括主动摄像机、图像跟踪模块、运动跟踪模块、层级缓冲模块和状态反馈模块，主动摄像机获取含有人脸目标的图像；图像跟踪模块对人脸目标进行跟踪；层级缓冲模块根据人脸目标离开图像中心的距离确定主动摄像机和机器人移动的范围；运动跟踪模块根据层级缓冲模块确定的主动摄像机和机器人移动的范围控制主动摄像机和机器人的移动；状态反馈模块分别连接图像跟踪模块和运动跟踪模块，向图像跟踪模块和运动跟踪模块反馈人脸目标区域的图像位置信息、主动摄像机的水平垂直角度信息和移动机器人的位姿信息。

11.根据权利要求10所述的机器人的主动视觉人脸跟踪系统，其特征在于所述跟踪系统还包括运动规划控制模块，该模块根据人脸目标位置，控制机器人向人脸目标位置移动。