[发明专利]一种基于双目视觉的机器人导航装置及方法

说明书

本发明提出一种基于双目视觉的机器人导航装置，包括：显示器、机器人控制系统、工控机、控制盒、视觉导航装置；其中所述工控机包括主板，控制卡，GPU显卡，图像采集卡；所述视觉导航装置包括双目相机，LED光源；所述控制盒包括电源模块和控制模块；所述机器人控制系统与工控机相连，所述工控机中的主板分别于所述显示器、控制卡、GPU显卡、图像采集卡相连；所述控制盒与控制卡，图像采集卡，双目相机，LED光源相连。本发明方案既结合了2D图像场景快速识别的特点，又能够结合3D深度信息保证分割的准确性。

技术领域

本发明涉及机器人导航技术领域，具体涉及一种基于双目视觉的机器人导航装置及方法。

背景技术

智能机器人导航技术是指通过自身携带的传感器有效获取环境和自身位姿的信息，同时完成环境中障碍物和目标的检测，并且自主规划从起始位置运动到目标位置的路径，从而实现对目标物体进行操作。其本身具有完备的感知、分析、决策和执行等模块，可以像人类一样独立地在环境中从事生产活动。

现有的机器人导航系统大多采用声纳避障，通过主动发射探测信号，然后接收场景中各物体反射的回波，通过测量发射和返回信号来获取场景信息。声纳避障只具有局部空间避障特点(只能进行特定高度和视角的障碍物检测，检测范围和检测距离有较大局限性)，不具有检测全局视野特点。

发明内容

本发明目的在于解决现有基于声纳的机器人导航系统只具有局部空间避障能力(只能进行特定高度和视角的障碍物检测)，不具有检测全局视野的问题。提供一种基于双目视觉的机器人导航系统，该系统使用标定好的双目摄像机，检测障碍物的位置和景深，再根据当前机器人所在位置和姿态，实现机器人的导航。

为解决上述技术问题，本发明采用如下的技术方案：

一种基于双目视觉的机器人导航装置，具体包括：显示器、机器人控制系统、工控机、控制盒、视觉导航装置；其中所述工控机包括主板，控制卡，GPU显卡，图像采集卡；所述视觉导航装置包括双目相机，LED光源；所述控制盒包括电源模块和控制模块；所述机器人控制系统与工控机相连，所述工控机中的主板分别于所述显示器、控制卡、GPU显卡、图像采集卡相连；所述控制盒与控制卡，图像采集卡，双目相机，LED光源相连。

所述双目相机用于辅助机器人识别场景中的障碍物和目标物体，提供可前进的安全路径，两部摄像机的光轴保持平行固定在同一个水平面上。

所述LED光源用于在黑暗的环境中为视觉系统提供照明。

所述控制盒用于为双目相机和光源提供电能，并且接收来自控制卡的信号，负责控制摄像机信号的采集与传输，以及控制LED光源的工作状态。

所述工控机用于负责信息的处理和控制信号的发送。

所述显示器用于将采集到的图像以及处理结果显示给用户查看。

本发明还提供一种基于双目视觉的机器人导航方法，其主要步骤包括：

S1，双目立体视觉系统立体标定，然后获取未知环境中的图像信息；

S2，利用立体视觉匹配算法，重建出环境的3D视差图；

S3，利用视差图进行障碍物区域的检测；

S4，利用2D的图像和3D的视差图进行目标物体的检测；

S5，根据目标和障碍物的位置信息，选择机器人可以通行的安全路径。

本发明与现有技术相比具有以下的有益效果：

本发明方案利用3D视差图实现障碍物区域的检测，再结合利用2D的图像和3D的视差图进行目标物体的检测，最后根据目标和障碍物的位置信息，选择机器人可以通行的安全路径。本发明方案既结合了2D图像场景快速识别的特点，又能够结合3D深度信息保证分割的准确性。