[发明专利]一种基于地面纹理的定位导航方法及装置

说明书

本发明提供了一种基于地面纹理的定位导航方法及装置。上述定位导航方法包括：获取当前帧的地面纹理图像；将上述当前帧的地面纹理图像与参考帧的地面纹理图像进行配准处理的第一配准，上述配准处理系对两张地面纹理图像频谱上的特征点所对应的离散频域至少通过离散相位相关法进行求解以得到两张地面纹理图像之间的相对位移与相对角度；以及响应于上述第一配准成功，基于上述参考帧的位置信息以及上述参考帧与上述当前帧之间的相对位移与相对角度确定上述当前帧的位置信息。本发明还提供了实现上述定位导航方法的定位导航装置。本发明所提供的定位导航方法及装置具有快速的地面纹理匹配计算速度，局部与全局定位精准，具有较高的稳定性与适应性。

技术领域

本发明涉及定位导航领域，尤其涉及一种基于地面纹理图像识别的定位导航方法及装置。

背景技术

AGV小车(Automated Guided Vehicle)正在普及。AGV小车的核心技术主要为定位导航算法。主流的定位导航方法包括磁导航、二维码导航、激光导航和视觉导航。其中，基于地面纹理的视觉导航是一种新兴的导航方法，其适用性较为广泛，传感器成本低廉，易于部署。目前有采用点云匹配的地面纹理导航方法，还有采用相位相关法进行地面纹理匹配的地面纹理导航方法。

在当前的地面纹理导航方法中，现有技术CN101566471A公开了一种基于点云匹配的地面纹理导航方法，但该方法存在不稳定的问题。具体的，由于地面纹理随机性较高，很难定义出一个较为符合实际应用的地面纹理特征点提取方法。此外地面纹理多属于细小的纹理，基于点云匹配的算法可能会出现太多特征点，从而降低配准效率。

现有技术CN201710264333.9公开了一种基于相位相关法的地面纹理导航方法，但该方法存在计算速度较慢，计算单元成本较高的缺陷。具体的，由于二维离散傅里叶变换具有混异性，通过log-polar变换的二维离散傅里叶功率密度不是严格旋转不变的，因此需要对图像进行多次旋转变化并重新计算其二维傅里叶变换功率图，计算量庞大，计算速度较慢。此外由于输入的图片是实数域的，傅里叶变换后的功率密度是中心对称的，因此在计算旋转变化时会出现多解，需要排除其它错误角度，这也导致需多次进行二维傅里叶变换。由于二维傅里叶变化计算量较大，该方法必须使用高端计算设备或降低地面纹理导航的定位坐标输出速率。因此实际使用中要么产生了较高的成本，要么降低了设备运行性能。

并且，还存在以下若干问题并无法通过现有技术有效地解决：

(1)当小车由于故障等因素行驶到地图以外的区域，会导致地面纹理导航故障；

(2)当地面纹理细节动态范围较大时(如地面有一块显著的临时性油污，而纹理本身对比度较低)，基于点云匹配的算法只能找到显著特征点而会忽略较重要的低对比度的信息，从而可能解出错误的位移和旋转。基于傅里叶变换的算法会因显著区域的权重过大，倾向于得出无解结论；

(3)当地面出现重复性较高的纹理时，当前地面纹理导航方法会找到似是而非的位移和旋转；以及

(4)地面导航算法对视觉传感器校准精确度要求过于严格，在实际生产中由于震动、磨损等原因，难以确保仅仅出场校准后能够使用较长时间，因此需要经常对视觉传感器进行校准调试，增加后续维护成本。

因此，亟需要一种基于地面纹理的定位导航方法及装置，能够克服现有技术的点云匹配和相位相关法所存在的问题，能够一并解决现有技术无法解决的影响AGV小车精准、高效定位导航的问题，从而提高地面纹理的匹配速度、提高局部与全局的精准定位，使AGV小车的定位导航具有较高的稳定性与适应性。

发明内容

以下给出一个或多个方面的简要概述以提供对这些方面的基本理解。此概述不是所有构想到的方面的详尽综览，并且既非旨在指认出所有方面的关键性或决定性要素亦非试图界定任何或所有方面的范围。其唯一的目的是要以简化形式给出一个或多个方面的一些概念以为稍后给出的更加详细的描述之序。