[发明专利]基于二维码的机器人视觉定位方法

权利要求书

1.一种基于二维码的机器人视觉定位方法，其特征在于：包括：

步骤1：接收输入的机器人图像，对机器人图像进行预处理，将滤波后的机器人图像转为二值图像，并将二值图像进行分块，形成多个分块区域；

步骤2：对多个分块区域分别检测和信息提取以获得二维码；该二维码是预先在机器人的运动路径上放置的包含位姿信息的Apriltag二维码；

步骤3：识别步骤2得到的二维码，获得位姿信息，建立二维码坐标系与世界坐标系的相对转换关系，以标定机器人在世界坐标系中的位姿。

2.根据权利要求1所述的一种基于二维码的机器人视觉定位方法，其特征在于：步骤3具体包括：

建立二维码坐标系F_m相对于世界坐标系F_w的相对转换关系T_wm，其初始值根据步骤2获得在二维码坐标系F_m下的四个角坐标P_k计算获得，其中k＝1,2,3,4；

建立相机坐标系F_c相对于世界坐标系F_w的相对转换关系T_cw,其初始值依靠惯性导航传感器提供；

可以得到观测值p_j，j＝1,2,3,4与P_k的关系表达式：

p＝π(T_cwT_wmP) (5)

其中π表示相机内参，可以通过标定得到；

将问题转化为最优化问题：

最后利用李群和李代数求导，获得较为准确的位姿信息。

3.根据权利要求1所述的一种基于二维码的机器人视觉定位方法，其特征在于：步骤2对多个分块区域分别检测和信息提取以获得二维码，是对步骤1输出的二值图像进行二维码四边形检测和信息提取；具体包括：利用union-find 算法来查找轮廓，去掉明显错误的轮廓，并给每个待选轮廓分配唯一的得到轮廓之后，首先对无序的轮廓点按照对重心的角度进行排序；按照顺序选取每一个待选轮廓中的点进行直线拟合，不断迭代索引，计算每条直线的误差总和；对误差总和进行一个低通滤波，然后选取误差总和最小的四条直线对应的角点索引作为四边形角点；然后取角点间的点拟合直线，求得四条直线的角点作为Tag的四个顶点P₁,P₂,P₃,P₄；最后读取四个点组成的四边形的编码内容读出数字每个id都对应了全局地图上的一个全局位姿。

4.根据权利要求1所述的一种基于二维码的机器人视觉定位方法，其特征在于：步骤1中，对机器人图像进行预处理，具体包括：首先采用高斯核对机器人图像并进行滤波操作以滤除图像中的噪点；然后采用自适应阈值将灰度的机器人图像变为二值图像，对二值图像进行分块，求出每个分块的灰度最大值和最小值，然后对所有分块计算的最大最小灰度值进行一个3邻域最大最小滤波处理，将滤波后的最大最小均值作为分块区域的阈值，得到具有多个分块区域的二值图像。