[发明专利]一种基于全景视觉的快速、高鲁棒性的机器人室内定位方法

摘要

本发明属于移动机器人视觉定位技术领域，具体涉及一种基于全景视觉的快速、高鲁棒性的机器人室内定位方法。本发明包括：(1)设计基于SURF特征点的路标；(2)在全景图像中使用改进的SURF特征点匹配算法快速的对设计的路标进行准确识别；(3)根据对环境中设置的三个路标的识别结果计算出机器人在所在二维空间的准确位置。本发明实现了移动机器人的室内定位功能，适用于复杂室内环境下的机器人定位任务，可广泛应用于家庭服务机器人、工业机器人的导航中，算法的快速性和鲁棒性可保证机器人在运动过程中具有较精确的定位能力。

主权项

1.一种基于全景视觉的快速、高鲁棒性的机器人室内定位方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)设计基于SURF特征点提取算法的路标；(1.1)利用SURF特征点提取算法对圆、三角形、四边形、五边形的基础几何形状进行特征点检测，记录每个形状的特征点数；(1.2)将这些形状放置于不同的环境下，利用全景视觉对其成像，记录图像中的每几何形状的特征点与形状模版特征点的匹配率；(1.3)通过对记录的数据进行分析，综合设计出易于识别的路标形状；(2)在全景图像中使用改进的SURF特征点匹配算法快速的对设计的路标进行准确识别；(2.1)根据折反射式全景相机成像原理，在全景图像中存在一个以图像图心为圆心的圆，与曲面镜焦点位于同一水平面上的物点将会成像在这个圆上，利用该圆特性将路标设置于高于摄像机的墙壁上，特征点检测时将圆内的像素置零；(2.2)设置一个圆形的检测窗口，通过实验确定窗口的合适半径，进一步缩小特征点检测区域，精简搜索区域，缩短运算时间；(2.3)通过对路标外轮廓的提取，确定了路标中心圆的轮廓，通过计算中心圆的圆心实现路标的精确定位；(2.4)成功识别路标后将识别到的路标作为新的模板，实时更新模板；(3)根据对环境中设置的三个路标的识别结果计算出机器人在所在二维空间的准确位置；(3.1)在环境中放置三个高于机器人的路标，对三个路标进行识别，确定其在全景图像中的坐标，计算出与全景图心的夹角；(3.2)根据两个角度值与已知的路标实际坐标确定两个圆方程；(3.3)将两个圆方程联立求得两个交点，其中一个为中间路标的坐标，另一个即为机器人的二维坐标。