[发明专利]仿生眼动眼控制方法

摘要

本发明公开了一种仿生眼动眼控制方法。其中，该方法包括：将图像给定特征和反馈回来的图像特征相减，得到图像平面内的误差；再将图像平面内的误差与增益矩阵相乘，得到目标在图像平面内的变化速度；最后利用雅克比矩阵对目标在图像平面内的变化速度进行变换处理，得到第一至第四步进电机中任一步进电机的运动速度，从而通过第一至第四步进电机的运动速度的控制实现对仿生眼的控制，实现了稳定有效地模仿人眼实现扫视、平滑追踪和趋异运动的技术效果。

主权项

1.一种仿生眼动眼控制方法，其特征在于，所述方法基于仿生眼动眼控制系统；所述系统包括自由度双目运动机构，所述自由度双目运动机构包括：第一部分和第二部分；所述第一部分包括：第一相机，用于采集第一图像；第一步进电机，用于控制所述第一相机进行俯仰运动，且末端安装有记录所述第一步进电机位置的第一光电式旋转编码器；第二步进电机，用于控制所述第一相机进行偏转运动，且末端安装有记录所述第二步进电机位置的第二光电式旋转编码器；所述第二部分包括：第二相机，用于采集第二图像；第三步进电机，用于控制所述第二相机进行俯仰运动，且末端安装有记录所述第三步进电机位置的第三光电式旋转编码器；第四步进电机，用于控制所述第二相机进行偏转运动，且末端安装有记录所述第四步进电机位置的第四光电式旋转编码器；所述方法包括：将图像给定特征和反馈回来的图像特征相减，得到图像平面内的误差；将所述图像平面内的误差与增益矩阵相乘，得到目标在所述图像平面内的变化速度；利用雅克比矩阵对所述目标在图像平面内的变化速度进行变换处理，得到所述第一至所述第四步进电机中任一步进电机的运动速度，从而通过所述任一步进电机的所述运动速度的控制实现对仿生眼的控制；其中，“将所述图像平面内的误差与增益矩阵相乘，得到目标在所述图像平面内的变化速度”的步骤具体包括：按照下式计算目标在所述图像平面内的变化速度其中，K为所述增益矩阵，e为所述图像平面内的误差；“利用雅克比矩阵对所述目标在图像平面内的变化速度进行变换处理，得到所述第一至所述第四步进电机中任一步进电机的运动速度，从而通过所述任一步进电机的所述运动速度的控制实现对仿生眼的控制”的步骤具体包括：通过立体视觉方法确定反映所述第一或所述第二相机速度和所述目标成像点变化速度之间关系的雅克比矩阵、反映所述目标三维空间速度和所述目标成像点变化速度之间关系的雅克比矩阵以及反映关节速度和所述第一或第二相机速度之间关系的雅克比矩阵；通过卡尔曼滤波算法估计目标在三维空间的运动速度；根据以下公式确定所述目标在所述图像平面内的变化速度与电机运动速度之间的关系：其中，表示所述目标在所述图像平面内的变化速度；表示所述第一或所述第二相机的运动速度；表示所述目标在三维空间的运动速度；表示所述第一至所述第四步进电机中任一步进电机的运动速度；J_c表示反映所述第一或所述第二相机速度和所述目标成像点变化速度之间关系的雅克比矩阵；J_t表示反映所述目标三维空间速度和所述目标成像点变化速度之间关系的雅克比矩阵；^cJ_q表示反映眼睛关节速度和所述第一或第二相机速度之间关系的雅克比矩阵；根据以下公式确定所述第一至所述第四步进电机中任一步进电机的运动速度：其中，(J_c·^cJ_q)^‑1·K·e通过视觉伺服子系统确定；通过速度补偿子系统确定。