[发明专利]一种机器人对人嘴的识别定位方法

权利要求书

1.一种机器人对人嘴的识别定位方法，其特征在于，该方法首先获取相机的深度彩色图像，将彩色图像输入到集成回归树中，计算出人脸特征点坐标，将彩色图像与深度图像耦合，坐标变换得到相机系中特征点的坐标，提取关键特征点，计算建立人嘴坐标系，根据人嘴坐标最佳观测位置移动机械臂。

2.如权利要求1所述的识别定位方法，其特征在于，该方法具体包括以下步骤：

(1)利用深度相机获取人脸的深度彩色图像，深度彩色图像的深度坐标为z；

(2)采用梯度提升树算法，学习得到一个集成回归树；

(3)将步骤(1)的彩色图像输入到步骤(2)的集成回归树中，计算出人脸的多个特征点在彩色图像上的二维坐标(x_v,y_v)；

(4)将步骤(3)的二维坐标(x_v,y_v)和相应的步骤(1)的深度坐标z转换为深度相机坐标系下的三维坐标(x,y,z)，其中为深度相机焦距(以像素为单位)，h为彩色图像的像素高度，θ是深度相机的视野角度；

(5)从步骤(3)的人脸特征点中选取人脸左嘴角特征点F₁、右嘴角特征点F₂、上嘴唇中点F₃和下嘴唇中点F₄，进而得到左嘴角特征点F₁和右嘴角特征点F₂的连线F₁F₂，以及上嘴唇中点F₃和下嘴唇中点F₄的连线F₃F₄，将连线F₁F₂和连线F₃F₄的公垂线作为人嘴坐标系上的z轴，z轴的方向向量为上述连线的叉乘的单位向量公垂线通过左右嘴角连线的交点在深度相机坐标系中的位置为其中，为左嘴角坐标，系数为上嘴唇中点在相机坐标系下的坐标，为相机坐标系下左嘴角和右嘴角连线的向量,记该交点为O，将O作为人嘴坐标系中的原点；以连线F₁F₂为人嘴坐标系上的x轴，x轴的方向向量为以连线F₁F₂与z轴的叉乘方向按右手系原则得出人嘴坐标系上的y轴,y轴的方向向量为得到人嘴的三维坐标系

(6)利用下式，根据步骤(5)的人嘴坐标系原点在深度相机坐标系中的位置为计算得到深度相机相对于人嘴坐标系的当前位置坐标(x_c,y_c,z_c)：

(7)根据深度相机观测人脸的最佳位置，设定一个坐标差阈值，将最佳位置坐标与步骤(6)的当前位置坐标进行比较，若最佳位置坐标与当前位置坐标的差值大于坐标差阈值，则使机械臂运动根据该差值运动到最佳位置，重复步骤(1)-步骤(6)，若最佳位置坐标与当前位置坐标的差值小于或等于坐标差阈值两个位置坐标的差值小于阈值，则深度相机到达最佳观测位置，完成机器人对人嘴的识别定位。