[发明专利]一种小型四足机器人全局视觉定位方法和系统

说明书

本发明公开了一种小型四足机器人全局视觉定位方法和系统，该方法包括以下步骤：标定双摄像头系统，计算双摄像头系统运动模型参数；获取标定好的鱼眼摄像头拍摄的目标区域图像；对目标区域图像进行处理，得到待定位目标在鱼眼摄像头坐标系中的位置，通过双摄像头系统运动学模型计算待定位目标在云台坐标系中的空间位置，并进行二自由度运动学反解，得到二自由度关节转角；获取待定位目标图像，并对待定位目标图像中的二维码进行检测，得到二维码中心点在待定位图像中的二维坐标，经过变换得到二维码中心点在地面坐标系中二维坐标；对二维码中心点在地面坐标系中二维坐标进行校正，得到待定位目标在地面坐标系中的位置和朝向。

技术领域

本公开涉及一种小型四足机器人全局视觉定位方法和系统。

背景技术

移动机器人是机器人家族的重要成员，在军事对抗、农业工作、工业生产、安防巡检等领域都有重要应用。而移动机器人的定位和导航是实现机器人智能化自主化的关键技术，是机器人自身设计功能正常运作的基础。实现移动机器人自主导航，首先要解决机器人的定位定姿问题，即确定移动机器人的位置、朝向等。

在定位定姿方法中，视觉定位应用较为广泛。视觉定位与导航获取的信息丰富，应用灵活，视觉传感器被动接受能量，系统能耗低，且易于隐蔽，因此成为移动机器人导航的一个重要研究方向。

全局视觉通过架设在高处的摄像头，对机器人及其环境进行全局观测。在全局视觉定位导航过程中，有时既需要宽广的观察视野，对机器人周围大范围内的环境信息进行观测，规划可行路径，又需要能对某一局部细节进行清晰的观测，根据机器人本体的细节特征进行定位定姿，在多机协同问题中区分不同个体。发明人在研发过程中发现，由于单一摄像机覆盖范围有限，增加全局相机高度可以扩大视野，但是目标在图像中会变小变模糊，观测视野范围和细节高清晰度很难兼顾。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本公开提供了一种小型四足机器人全局视觉定位方法和系统，扩大了全局视觉定位的有效范围，提高了大视野环境中的定位精度，解决了全局视觉观测范围有限的问题。

本公开所采用的技术方案是：

一种四足机器人全局视觉定位方法，该方法包括以下步骤：

标定由鱼眼摄像头和长焦摄像头组成的双摄像头系统，搭建双摄像头系统运动模型，计算双摄像头系统运动模型参数；

获取标定好的鱼眼摄像头拍摄的目标区域图像；

利用基于核函数加权的粒子滤波算法对所述目标区域图像进行处理，得到待定位目标在图像上的位置数据；

将待定位目标的位置数据经过变换得到待定位目标在鱼眼摄像头坐标系中的位置，通过双摄像头系统运动学模型计算待定位目标在云台坐标系中的空间位置，并进行二自由度运动学反解，得到二自由度关节转角；

获取根据二自由度关节转角控制标定好的长焦摄像头拍摄的待定位目标的放大图像，并对待定位目标放大图像中的二维码进行检测，得到二维码中心点在待定位目标放大图像中的二维坐标；经过变换得到二维码中心点在地面坐标系中二维坐标；

对二维码中心点在地面坐标系中二维坐标进行校正，得到待定位目标在地面坐标系中的位置和朝向。

一种四足机器人全局视觉定位系统，该系统包括：

双摄像头系统，用于拍摄待定位目标所在的目标区域图像以及待定位目标图像；