[发明专利]基于图案识别的视觉定位方法

权利要求书

1.基于图案识别的视觉定位方法，其特征在于，包括：

S1：设置一个带有图案或多个带有不同图案的路标，所述图案包括一个或多个图案单元；

S2：建立路标坐标系、运动单元坐标系、摄像单元成像坐标系以及全局坐标系；

S3：运动单元在运动的过程中采集图像，通过积分图像技术对图像中的图案进行识别；

S4：若识别到图案，则根据识别的图案确定对应的路标及对应路标的位姿，并根据采集的图像确定图案单元的中心点的位姿，根据图案单元的中心点的位姿确定路标坐标系和运动单元坐标系的平移和旋转，从而计算得到运动单元在全局坐标系的位姿；

S5：若识别不到图案，则通过定位算法对运动单元进行定位。

2.根据权利要求1所述的基于图案识别的视觉定位方法，其特征在于，所述通过积分图像技术对图像中的图案进行识别包括：

S301：将采集的图像转换成灰度图像；

S302：对灰度图像求积分图；

S303：通过图案模版遍历积分图得到响应图；

S304：根据响应图中的响应值识别采集的图像中是否带有图案单元，根据识别的图案单元确定图案。

3.根据权利要求2所述的基于图案识别的视觉定位方法，其特征在于，所述根据采集的图像确定图案单元的中心点的位姿包括：

S401：将响应图分割成若干块；

S402：求各个块中的局部响应值；

S403：根据局部响应值确定图案单元的中心点在路标坐标系中的位姿。

4.根据权利要求3所述的基于图案识别的视觉定位方法，其特征在于，所述确定图案单元的中心点的位姿还包括：

S404：滤除判断错误的中心点。

5.根据权利要求4所述的基于图案识别的视觉定位方法，其特征在于，所述滤除判断错误的中心点包括：

设定中心点为O(a，b)，获取以中心点O为中心、边长为k的正方形区域A；

通过积分图求区域A的平均值mean，再将区域A以平均值mean为阈值求二值图，灰度值大于平均值mean的为255，灰度值小于平均值mean的为0；

根据二值图计算区域A中对称点的个数num，若个数num值小于阈值m，则判断区域A不呈中心对称，并滤除该中心点；若个数num值大于等于阈值m，则保留该中心点。

6.根据权利要求1所述的基于图案识别的视觉定位方法，其特征在于，所述根据图案单元的中心点的位姿确定路标坐标系和运动单元坐标系的平移和旋转，从而计算得到运动单元在全局坐标系的位姿包括：

设定中心点的数量为n；设定表示中心点在路标坐标系中的坐标，其中，i＝1，2……n，S_ix表示中心点在路标坐标系中的横坐标，S_iy表示中心点在路标坐标系中的纵坐标；设定表示中心点在运动单元坐标系中的坐标，其中，i＝1，2……n，W_ix表示中心点在运动单元坐标系中的横坐标，W_iy表示中心点在运动单元坐标系中的纵坐标；

计算得到运动单元平面坐标系中的中心点的坐标W_i＝H·S_i，H为摄像单元成像坐标系与运动单元坐标系之间的透视变换矩阵；

计算得到路标坐标系和运动单元坐标系的平移和旋转其计算公式如下：

将W_i，S_i，i＝1,2...n代入公式(1)、(2)即可得方程组，利用最小二乘法可计算得到

计算运动单元的观测位姿其中，T表示由运动单元当前角度转化的旋转矩阵，表示路标的位姿，通过扩展卡尔曼滤波算法得到运动单元的位姿

7.根据权利要求1所述的基于图案识别的视觉定位方法，其特征在于，所述通过定位算法对运动单元进行定位包括：

设定t时刻运动单元的位姿则t+1时刻运动单元的位姿计算公式为：

其中为t+1时刻的位姿，为t时刻的位姿，Δs为相邻时刻运动单元的位移量，θ为运动单元的角度，Δθ为相邻时刻运动单元变化的角度。