[发明专利]一种基于彩色图块及其拓扑关系的视觉定位方法

权利要求书

1.一种基于彩色图块及其拓扑关系的视觉定位方法，其特征在于，包括以下内容：

在定位之前按照人工路标拓扑模式格式存储所有的人工路标模式及其对应的坐标；

定位时通过视觉传感器获取的图像中至少要含有一个完整的人工路标，对视觉传感器获取人工路标图像进行增强归一化处理；

在增强后的图像上获取图块边缘轮廓线，并去除不完整轮廓线；

提取所有图块的角点，并根据角点间连线的几何特性进行伪角点滤除，图块形状是基于其轮廓线角点的个数判定，依据角点坐标计算图块质心，根据图块质心及其8邻域颜色的R、G、B分量判定色块的颜色；

确定图像中所有完整的人工路标后将最靠近图像中心的人工路标模式作为目标模式；

目标模式确定后，与预存的人工路标模式进行匹配得到相应的位置坐标；

采用多通道增强融合的方法对视觉传感器获取人工路标图像进行增强归一化处理，即分别在图像的R/G/B三个通道分别进行自适应增强，最后将三个通道增强处理的结果融合成一幅彩色图像，并在此基础上进行图像颜色、形状的计算。

2.如权利要求1所述的基于彩色图块及其拓扑关系的视觉定位方法，其特征在于，在增强后的图像上利用Canny边缘检测算子获取图块边缘轮廓线，并根据残缺图块轮廓线不闭合且分布在图像边缘的特点去除不完整轮廓线。

3.如权利要求1所述的基于彩色图块及其拓扑关系的视觉定位方法，其特征在于，采用Shi—Tomasi算法提取角点，并根据角点间连线的几何特性进行伪角点滤除；将每个图块角点坐标平均值作为质心坐标，圆形则根据其轮廓线上所有坐标均值计算质心；图块的颜色根据图块质心及其8邻域颜色的R、G、B分量判定色块的颜色。

4.如权利要求1所述的基于彩色图块及其拓扑关系的视觉定位方法，其特征在于，根据同一人工路标中的图块间距离小于不同人工路标的图块间距离的准则确定图中所含人工路标模式，将所获图像上图块进行编号，并将最靠近图像中心的人工路标模式作为目标模式，其模式由图块颜色、形状的种类数，每个图块的颜色、形状，图块间的位置关系构成，可用下式表示：

X＝{CNum,SNum,(C,S)_i|i＝1,2,3,4}

其中CNum,SNum分别表示人工路标所含图块颜色、形状的个数，取值为1,2,3,4中的一个；C,S为每个图块的颜色及形状，其中红、绿、蓝、黄四种颜色分别用1,2,3,4表示，圆形、正三角形、正方形、正五边形、正六边形、五角星形分别用0,3,4,5,6,10表示；(C,S)_i为组成人工路标的图块属性及其间的位置关系；将组成人工路标的四个图块按逆时针顺序排列组成一个环。

5.如权利要求1所述的基于彩色图块及其拓扑关系的视觉定位方法，其特征在于，目标模式确定后，与预存的人工路标模式进行匹配得到相应的位置坐标；匹配方法可描述为：对于两个模式

X₁＝{CNum₁,SNum₁,(C₁,S₁)_i|i＝0,1,2,3}

X₂＝{CNum₂,SNum₂,(C₂,S₂)_i|i＝0,1,2,3}

定义：

其中C_1,j,S_1,j分别表示第1个模式中第j个图块的颜色和形状，C_2,j,S_2,j分别表示第2个模式中第j个图块的颜色和形状，CNum,SNum分别表示人工路标所含图块颜色、形状的个数，取值为1,2,3,4中的一个；C,S为每个图块的颜色及形状，其中红、绿、蓝、黄四种颜色分别用1,2,3,4表示，圆形、正三角形、正方形、正五边形、正六边形、五角星形分别用0,3,4,5,6,10表示；(C,S)_i为组成人工路标的图块属性及其间的位置关系；当CNum₁＝CNum₂且SNum₁＝SNum₂，并且D_k,k＝0,1,2,3中有且仅有一个为0时，则此两个模式被认为匹配成功，根据已知的模式位置对应关系可以获得待匹配人工路标对应的位置，从而实现定位。