[发明专利]一种融合SSD目标识别和里程计信息的移动机器人定位方法

说明书

一种融合SSD目标识别和里程计信息的移动机器人定位方法，它属于移动机器人视觉定位领域。本发明解决了SSD识别标志物位置存在噪声、以及移动机器人运动打滑影响移动机器人定位结果的鲁棒性和精确度的问题。本发明构建的在H‑infinite滤波框架下融合SSD的定位信息和里程计的运动信息的方法，利用需要的标志物对SSD网络进行训练，进而通过USB相机获得标志物的位置，在滤波框架下融合里程计信息后输出的移动机器人位姿更加具有鲁棒性，在USB相机未识别出来目标的情况下，可以通过里程计信息估计出位姿状态，滤波算法滤除了USB相机的噪声，使定位误差在1.5cm以内，角度误差在4度以内。本发明可以应用于移动机器人视觉定位领域用。

技术领域

本发明属于移动机器人视觉定位领域，具体涉及一种移动机器人定位方法。

背景技术

随着机器人领域的研究与发展，室内移动机器人视觉定位在工业，服务业应用越来越广泛，移动机器人的鲁棒，快速，高精度定位是移动机器人控制，避障，任务规划的基础，同时视觉定位具有信息量大，成本低的特点而被广泛应用在服务机器人，仓储机器人，工业移动机器人。将相机安装在室内的棚顶处可以对室内环境进行观测，将标志物固定到移动机器人上，移动机器人在运动过程中标志物与环境融为一体，需要通过SSD对图像中机器人上的标志物进行快速识别进而获得机器人的位姿，但是由于SSD识别标志物位置存在噪声，单纯的运用视觉定位的结果不具有鲁棒性，而且移动机器人携带的里程计由于机器人运动打滑等因素会存在积累误差，因此，这些因素将会影响移动机器人定位结果的鲁棒性和精确度。

发明内容

本发明的目的是为解决SSD识别标志物位置存在噪声、以及移动机器人运动打滑影响移动机器人定位结果的鲁棒性和精确度的问题。

本发明为解决上述技术问题采取的技术方案是：

一种融合SSD目标识别和里程计信息的移动机器人定位方法，该方法包括以下步骤：

步骤一、将用于定位的ArUco标志物固定在移动机器人上，控制移动机器人在室内地面行走，并在室内棚顶安装USB相机用来采集移动机器人的运动图像；

步骤二、利用开源视觉库opencv识别采集的图像上的ArUco标志，得到ArUco标志的矩形包络框，根据矩形包络框位置做出采集图像的标签，对打标签后的图像进行增广，并将增广结果分为训练集和测试集两部分；

步骤三、将训练集输入到SSD网络进行训练，测试集用于验证训练的SSD网络，直至测试集上的定位准确率不低于Q时，得到训练好的SSD网络；

步骤四、采集待定位移动机器人的运动图像，求出用于修正图像透视畸变的修正矩阵N，并利用修正矩阵N来修正图像透视畸变；

步骤五、将修正透视畸变后的运动图像输入训练好的SSD网络进行处理，得到USB相机测量出的标志物位姿，再根据标志物和待定位移动机器人的几何关系求出USB相机测量出的待定位移动机器人位姿；

步骤六、对齐USB相机采集的待定位移动机器人的运动图像信息和PC端读取的里程计信息；

步骤七、在H-infinity滤波框架下融合USB相机测量出的待定位移动机器人位姿和PC端读取的里程计信息，得到待定位移动机器人位姿的估计值。

本发明的有益效果是：本发明提供了一种融合SSD目标识别和里程计信息的移动机器人定位方法，本发明构建的在H-infinite滤波框架下融合SSD的定位信息和里程计的运动信息的方法，利用需要的标志物对SSD网络进行训练，进而通过USB相机获得标志物的位置，在滤波框架下融合里程计信息后输出的移动机器人位姿更加具有鲁棒性，在USB相机未识别出来目标的情况下，可以通过里程计信息估计出位姿状态，滤波算法滤除了USB相机的噪声，使定位误差在1.5cm以内，角度误差在4度以内。

附图说明

图1为本发明的视觉定位执行框图；