[发明专利]多帧深度图像定位的关键帧融合控制方法及视觉机器人

权利要求书

1.一种多帧深度图像定位的关键帧融合控制方法，其特征在于，包括：

步骤1、分别计算移动机器人的3d-tof摄像头采集到的当前帧深度图像与关键帧序列内的每一关键帧之间的相对位姿；其中，关键帧序列是移动机器人预先存储的连续排列的深度图像的序列；

步骤2、当所有计算出的相对位姿都满足预设的显著位姿变化条件时，将3d-tof摄像头当前采集的当前帧深度图像配置为新的关键帧，再将这个新的关键帧插入所述关键帧序列，以使得下一次参与前述的相对位姿计算的关键帧反映移动机器人最新的位置关系。

2.根据权利要求1所述关键帧融合控制方法，其特征在于，所述步骤1具体包括：

分别计算移动机器人的3d-tof摄像头当前采集的当前帧深度图像中的预设有效特征点与经过位姿变换后的关键帧序列内的每一关键帧中的相同的预设有效特征点的相对位姿；

其中，这个位姿变换是：所述关键帧序列内的每一关键帧中的预设有效特征点与其对应关键帧下的3d-tof摄像头的距离和偏转角度都通过平移旋转的方式转换到所述当前帧深度图像对应所属的摄像头坐标系下，构建起局部点云地图；

其中，该局部点云地图的地图坐标系是当前帧深度图像对应的摄像头坐标系；

其中，预设有效特征点通过前述的坐标系转换成为所述局部点云地图中的点云；

其中，预设有效特征点是所述3d-tof摄像头的视角范围内用于表征移动机器人的前方的障碍物的分布位置特征，障碍物的分布位置特征包括存在障碍物和/或不存在障碍物。

3.根据权利要求2所述关键帧融合控制方法，其特征在于，所述所有计算出的相对位姿都满足预设的显著位姿变化条件具体为：

计算出的相对位姿包括：移动机器人的3d-tof摄像头当前采集的当前帧深度图像中的预设有效特征点分别与发生所述位姿变换后的关键帧序列内的每一关键帧中的相同的预设有效特征点之间的深度距离变化量及其对应的偏转角度变化量；

当所有的深度距离变化量都大于预设距离变化阈值、且所有的偏转角度变化量都大于预设角度变化阈值时，确定满足所述预设的显著位姿变化条件。

4.根据权利要求3所述关键帧融合控制方法，其特征在于，所述关键帧序列内的每一关键帧中的相同的预设有效特征点与其对应关键帧下的3d-tof摄像头的距离是：所述3d-tof摄像头预先采集并插入所述关键帧序列的深度图像的预设有效特征点对应的实际位置点到3d-tof摄像头的成像平面的深度距离，这个深度距离的变化量用于表示所述移动机器人发生的位移的大小程度；

所述关键帧序列内的每一关键帧中的相同的预设有效特征点相对于其对应关键帧下的3d-tof摄像头的偏转角度是：所述3d-tof摄像头在采集到实现插入所述关键帧序列的深度图像时的镜头朝向角度，这个镜头朝向角度的变化量用于表示所述移动机器人转动的角度。

5.根据权利要求1所述关键帧融合控制方法，其特征在于，所述步骤1具体包括：

当移动机器人的3d-tof摄像头当前采集到当前帧深度图像时，调用移动机器人内部设置的惯性传感器测量移动机器人的当前位姿；

然后调用预先保存的关键帧序列内的每一关键帧对应的移动机器人实时位姿，分别计算移动机器人的当前位姿与每一关键帧对应的移动机器人实时位姿之间的相对位姿。

6.根据权利要求5所述关键帧融合控制方法，其特征在于，所述所有计算出的相对位姿都满足预设的显著位姿变化条件具体为：

计算出的相对位姿包括：移动机器人的3d-tof摄像头当前采集的当前帧深度图像中的预设有效特征点分别与预先采集到所述关键帧中相同的或同类型的预设有效特征点之间的移动机器人的行走距离变化量及同一采集过程中发生的偏转角度变化量；

当所有的行走距离变化量都大于预设距离变化阈值、且所有的偏转角度变化量都大于预设角度变化阈值时，确定满足所述预设的显著位姿变化条件；

其中，所述预设有效特征点是所述3d-tof摄像头的视角范围内用于表征移动机器人的前方的障碍物的分布位置特征，障碍物的分布位置特征包括存在障碍物和/或不存在障碍物。