[发明专利]一种基于单目视觉和二维码路标的室内自主导航方法

权利要求书

1.一种基于单目视觉和二维码路标的室内自主导航方法，其特征在于包括如下步骤：

S1，获取机器人的初始位置，根据机器人的初始位置和目标位置设置二维码路线；

S2，机器人的单目摄像头实时检测二维码，根据单目摄像头的内外参数，计算出机器人与所述二维码之间的相对位置关系，确定机器人当前导航信息；

S3，根据机器人的当前导航信息进行运动，判断到达的目的地址是否是目标位置，如果是，则导航结束；否则，按照二维码的导航方向调整角度，转向步骤S2。

2.如权利要求1所述的基于单目视觉和二维码路标的室内自主导航方法，其特征在于在步骤S1中，获取机器人的初始位置包括如下步骤：

S11，启动机器人的单目摄像头，识别当前二维码；

S12，根据所述二维码包含的信息，计算出机器人与所述二维码之间的相对位置关系；

S13，根据二维码在自主导航区域的坐标位置以及机器人与所述二维码之间的相对位置关系，计算出机器人在自主导航区域内的绝对位置，即得到起始位置。

3.如权利要求2所述的基于单目视觉和二维码路标的室内自主导航方法，其特征在于：

在步骤S12中，机器人与所述二维码之间的相对位置关系，用机器人中心坐标与所述二维码的中心点之间的夹角以及距离进行表示。

4.如权利要求1所述的基于单目视觉和二维码路标的室内自主导航方法，其特征在于在步骤S2中，所述根据单目摄像头的内外参数，计算出机器人与所述二维码之间的相对位置关系，确定机器人当前导航信息，包括如下步骤：

S21，根据单目摄像头的内外参数，建立像平面坐标系中的点与世界坐标系中的点之间的变换关系；

S22，单目摄像头检测二维码，获取二维码中心点在像平面坐标系中的坐标以及二维码信息；

S23，根据二维码中心点在像平面坐标系中的坐标，以及像平面坐标系与世界坐标系之间的变换关系，确定二维码路标中心点在世界坐标系的坐标；

S24，计算机器人在当前行驶方向下与二维码路标中心点之间的夹角，以及机器人与二维码路标中心点之间的距离，确定机器人当前导航信息。

5.如权利要求1所述的基于单目视觉和二维码路标的室内自主导航方法，其特征在于在步骤S2中，获取单目摄像头的内外参数包括如下步骤：

S211，制作单目摄像头标定板；

S212，分别设立像平面坐标系、相机坐标系和世界坐标系，并采用单目摄像头的内外参数确定像平面坐标系与相机坐标系之间的转换关系；

S213，通过旋转矩阵和平移矩阵得到从相机坐标系到世界坐标系的变换关系；其中，所述旋转矩阵和实时平移矩阵为单目摄像头的外参数矩阵；

S214，将像平面坐标系与相机坐标系之间的转换关系以及相机坐标系到世界坐标系的变换关系联立方程，得到像平面坐标系与世界坐标系之间的变换关系；

S215，采集标定板在不同位姿的图像，根据步骤S214的变换关系建立方程组，通过求解方程组得到单目摄像头的内外参数。

6.如权利要求1所述的基于单目视觉和二维码路标的室内自主导航方法，其特征在于：

在步骤S2中，当机器人的单目摄像头检测的当前的二维码不能扫描时，扫描单目摄像头视野范围内的另一二维码。

7.如权利要求1所述的基于单目视觉和二维码路标的室内自主导航方法，其特征在于还包括如下步骤：

当机器人运行轨迹不在设置二维码路线中时，计算机器人的当前位置，重新设置二维码路线。

8.如权利要求7所述的基于单目视觉和二维码路标的室内自主导航方法，其特征在于所述当机器人运行轨迹不在设置二维码路线中时，计算机器人的当前位置，重新设置二维码路线，包括如下步骤：

使用单目摄像头采集二维码信息，根据二维码信息得到二维码在自主导航区域的坐标位置；

根据所述二维码包含的信息，计算出机器人与所述二维码之间的相对位置关系；

根据所述二维码在自主导航区域的坐标位置以及机器人与二维码路标的相对位置关系，计算出机器人在自主导航区域内的绝对位置，即得到当下位置信息；

根据当下位置信息和目标位置重新设置二维码路线。

9.如权利要求1所述的基于单目视觉和二维码路标的室内自主导航方法，其特征在于：所述二维码路标采用油墨印刷、油墨打印、紫外油墨印刷或者荧光油墨印刷中的一种；

当在导航过程中，需要二维码路标肉眼不可见时，采用紫外油墨印刷或者荧光油墨印刷，并采用紫外或者荧光摄像头进行识读。