[发明专利]一种基于角度光流法的机器人运动信息估计方法

权利要求书

1.一种基于角度光流法的机器人运动信息估计方法，其特征在于包括如下步骤：

步骤1，获取机器人移动的连续两帧图像I，J，提取特征点；

步骤2，计算特征点在对应两帧图像I，J时刻的角点方向，具体是利用灰度质心法确定角点方向，具体过程是：

首先定义块的力矩：

，

其中，表示特征点邻域的(p+q)阶矩，表示特征点坐标，x,y分别表示特征点在坐标轴x,y上的坐标，指x的p次方，指y的q次方；

通过这些力矩，找到质心为：

，

构造一个向量从角的中心O到质心，则块的方向简化为：

，

得到每个特征点在图像坐标系中的坐标；

步骤3，基于灰度不变性假设计算与的关系式，具体是：

假设第一帧图像有一个图像点，当和相同时，第二帧图像上的位置，向量是图像偏移量，对其进行一阶泰勒级数展开的公式：

，

基于灰度不变性的假设：

，

表示在时间为t，位置为，角度为的像素位置；

从而得到：

，，，

其中，表示图像点k处对的偏导；表示方向的速度；

步骤4，在特征点周围选择一个w×w块，得到对特征点，然后假设窗口中的所有像素具有相同的运动，考虑一个大小为w×w的窗口，其中包含个像素，则窗口中的所有像素具有相同的运动，从而得到个方程式，求解后，得到机器人此刻x,y方向的速度以及航向角速度，得到此时机器人的位置状态信息。

2.如权利要求1所述的一种基于角度光流法的机器人运动信息估计方法，其特征在于：所述步骤1中，利用机器人上的单目相机获取图像。

3. 如权利要求1所述的一种基于角度光流法的机器人运动信息估计方法，其特征在于：所述步骤1中，利用Oriented FAST方法提取特征点。

4.如权利要求1所述的一种基于角度光流法的机器人运动信息估计方法，其特征在于：所述步骤4中，个方程式的表达式是：

，

等式就变成：

，

其中：

，

使用最小二乘法来求解这个超定线性方程组：

，

从而得到机器人此刻x,y方向的速度以及航向角速度。