[发明专利]一种基于单目视觉的人体目标跟随方法

说明书

本发明公开了一种基于单目视觉的人体目标跟随方法，包括如下步骤：语音控制启动单目视觉机器人的跟随系统，开启机器人的跟随功能；检测正前方目标，使用人体识别算法检测机器人正前方的多个人体目标；选定待跟随目标，在获取的多个人体检测框中选择最符合要求的人体目标作为待跟随目标；设置跟踪器状态，使用主跟踪器和辅助跟踪器相结合的方式获取待跟随目标的跟踪信息；运动跟随控制，根据目标信息与跟随信息之间的关系设置相应的跟随策略；更新跟随目标信息，将当前时刻的跟踪信息作为后一时刻的目标信息，实现连续跟踪。本发明所公开的方法采用单目相机即可进行人体目标跟随的算法，具有实时性强、检测率高及反应较快的特点。

技术领域

本发明涉及计算机视觉和机器人运动控制领域，特别涉及一种基于单目视觉的人体目标跟随方法。

背景技术

目前，机器人的人体目标跟随技术大多是采用的基于3D深度传感器或者基于单目与距离传感器相结合来进行研发的。3D传感器相对于单目来说，成本高近10倍，体积大，无法应用于微小型机器人。且单目相机与距离传感器数据融合的技术难度较大、构建的系统较为冗余，不能满足小型机器人的使用。

在研发机器人单目视觉人体跟随算法时，需要解决的难题如下：

1、确定合适的目标检测算法，保障目标检测的实时性以及目标遮挡之后重新找回目标的难题；

2、研发运动控制跟随算法，确定目标移动之后，运动控制的方法以及控制参数；

3、语音识别与跟随算法的联动实现。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种基于单目视觉的人体目标跟随方法，采用单目相机即可进行人体目标跟随的算法，具有实时性强、检测率高及反应较快的特点。

为达到上述目的，本发明的技术方案如下：

一种基于单目视觉的人体目标跟随方法，包括如下步骤：

步骤一，语音控制启动单目视觉机器人的跟随系统，开启机器人的跟随功能；

步骤二，检测正前方目标，使用人体识别算法检测机器人正前方的多个人体目标；

步骤三，选定待跟随目标，在获取的多个人体检测框中选择最符合要求的人体目标作为待跟随目标；

步骤四，设置跟踪器状态，使用主跟踪器和辅助跟踪器相结合的方式获取待跟随目标的跟踪信息；

步骤五，运动跟随控制，根据目标信息与跟随信息之间的关系设置相应的跟随策略；

步骤六，更新跟随目标信息，将当前时刻的跟踪信息作为后一时刻的目标信息，实现连续跟踪。

上述方案中，所述步骤二的具体方法如下：

(1)使用人体识别算法获取人体目标检测框

机器人发布语音并使用单目相机对正前方进行拍摄，对拍摄的每一帧进行检测，提取其中的每个人体的姿态信息构建矩形人体目标检测框，检测框的左上角坐标为(x,y)，矩形框的宽和高分别为w和h；

(2)剔除错误的检测框

单目相机拍摄的图像的宽为W，高为H，依据检测框在拍摄的图片中的相对大小来剔除错误的检测框，初步筛选人体目标检测框。

进一步的，只保留矩形框宽度w大于且小于的人体目标检测框。

上述方案中，所述步骤三的具体方法如下：

在众多矩形检测框中选择面积较大且中心坐标靠近图像中心坐标的目标检测框，对每个矩形检测框计算一个得分S：

其中，σ₂为自定义系数，