[发明专利]基于天花板的室内移动机器人视觉定位方法

摘要

本发明公开了一种基于天花板的室内移动机器人视觉定位方法，该视觉定位方法以设定频率正面拍摄天花板照片，不断比对两张天花板照片中的特征直线和特征点，将比对结果转化成移动机器人在世界坐标系中的运动旋转角和运动位移增量，以此实现移动机器人的自我定位。本发明视觉定位方法以天花板作为参考目标，相比于其他物体，天花板不易被遮挡且照片里的元素较为单调，便于图像处理单元提取轮廓，分析照片；并且本发明视觉定位方法将摄像机的光轴垂直于天花板拍照，前后帧图像间的平移和旋转变换直接反应在二维照片中，简化图像分析中的计算。

主权项

一种基于天花板的室内移动机器人视觉定位方法，其特征在于：室内移动机器人利用摄像机对天花板拍照，移动机器人根据天花板照片定位自身，所述天花板被划分成多个形状一致的正方形分格，所述移动机器人包括机器人运动模块、摄像机和图像处理单元，摄像机将拍摄的天花板照片传递至图像处理单元，图像处理单元分析天花板照片进行视觉定位，视觉定位方法包括如下步骤：(1)调整摄像机的光轴，使光轴方向垂直于天花板；(2)在机器人移动之前，拍摄一张天花板照片，将该天花板照片作为定位参考照片，将机器人的当前位置作为世界坐标系的坐标原点，当前方位角定义为0；(3)对定位参考照片进行轮廓提取，确定特征直线，将各特征直线的交点作为特征点，将离定位参考照片中心最近的特征点确定为参考点；(4)移动机器人开始运动，摄像机以设定频率拍摄天花板照片作为定位照片；(5)对定位照片进行轮廓提取，确定特征直线，将各特征直线的交点作为特征点，判断离参考点距离不超过5mm的范围内是否存在特征点；如果不存在，则选择上一张天花板照片作为新的定位参考照片并返回至步骤(3)；如果存在，则将该特征点作为对照点；(6)将对照点所在的任意一条特征直线作为对照直线，计算对照直线与参考点所在两条特征直线之间的夹角，其中数值最小的夹角为移动机器人的运动旋转角；由参考点指向对照点的向量为移动机器人的运动向量；(7)根据移动机器人的运动旋转角、运动向量以及定位参考照片对应的移动机器人的方位角和坐标计算当前移动机器人的方位角和坐标。