[发明专利]一种光流传感器的校准方法及系统

权利要求书

1.一种光流传感器的校准方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤1、机器人沿着同一标识物边缘并与之保持预设距离行走，光流传感器采集所述标识物的图像，并从所述标识物的图像中定位出标定符坐标；

步骤2、从定位到所述标识物中的一个所述标定符坐标开始，获取从前一帧所述标识物的图像到当前帧所述标识物的图像的光流，进行光流运算，当定位到所述标识物图像中与前述开始定位到的标定符坐标相邻的标定符坐标时结束所述光流运算，得到机器人相对所述标识物的相对速度，并通过时间维度积分计算出所述机器人的位移基准数据；

步骤3、根据所述标识物的中心与所述标定符的预设位置关系、机器人与所述标识物之间保持的所述预设距离和相邻两个所述标定符的固定距离，计算出所述机器人实际位移数据；所述标识物的中心与所述标定符的预设位置关系是：所述标定符与所述标识物中心在水平投影面上的连线，与所述标定符发出的光线在同一直线方向上；

步骤4、将所述机器人实际位移数据与所述机器人的位移基准数据进行数据融合，校准所述光流传感器的感测数据。

2.根据权利要求1所述校准方法，其特征在于，所述步骤1中，机器人沿着同一标识物的边缘行走过程中，连续采集所述标识物的图像，获取每帧图像的灰度信息I(x,y,t)，其中所述灰度信息I(x,y,t)表示关于位置与时间的函数。

3.根据权利要求2所述校准方法，其特征在于，步骤1中还包括，所述从所述标识物的图像中定位出标定符坐标的方法包括，从所述光流传感器采集到的所述标识物的图像信息中找出经过标定符的两条特征直线；用直线方程拟合所述两条特征直线，得到特征直线的直线方程；求出所述两条特征直线的交点，记为所述标定符坐标。

4.根据权利要求2所述校准方法，其特征在于，所述步骤2中所述光流运算包括：

获取从前一帧所述标识物的图像到当前帧所述标识物的图像的光流，计算像素点(x,y)处灰度的时间梯度I_t和空间梯度I_x、I_y：

其中，I为像素点的灰度值，x、y为像素点在所述标识物的图像中的位置，t为时间；

根据所述机器人沿着所述标识物的边缘行走过程中采集同一像素点的灰度值保持不变的原则，得出像素点的光流场方程：

I_xu+I_yv＝-I_t,

其中，表示X轴方向的光流，表示Y轴方向的光流；

所述机器人沿着同一标识物边缘行走，根据像素点(x,y)为中心的所述标识物的图像区域内的像素点具有相同的速度u、v的局部平滑假定原则，联立m个像素点的光流方程，求出所述标识物相对于机器人的光流：

其中m是像素点的数量，

根据上述光流运算结果得到所述机器人相对所述标识物的相对速度，然后通过时间维度积分计算出所述机器人的位移基准数据。

5.根据权利要求4所述校准方法，其特征在于，所述机器人相对所述标识物的相对速度是，将所述速度u、v的像素单位转换成长度单位，并通过旋转和平移变换，从图像坐标系变换到大地坐标系下得到的。

6.根据权利要求1所述校准方法，其特征在于，步骤3中，依照光沿直线传播的原理，结合所述标识物的中心与所述标定符的预设位置关系、机器人与所述标识物之间保持的所述预设距离和相邻两个所述标定符的固定距离，通过相似三角形的边长成比例的方法，计算出所述机器人实际位移数据。

7.根据权利要求1、权利要求3或权利要求4任一项所述校准方法，其特征在于，步骤4中，所述光流传感器的感测数据包括所述标识物的图像的像素灰度值和所述标定符在图像坐标系下的坐标。