[发明专利]一种基于图像的移动机器人定位方法

说明书

本发明提出一种基于图像的移动机器人定位方法；本发明是针对现有技术先对图像进行畸变矫正，然后处理图像做定位的流程，提供一种直接在畸变图像上进行定位的快速定位方法，它充分利用图像的畸变率进行计算，从而实现了对移动机器人较为精确、快速的定位。本发明不需要进行畸变矫正，直接利用畸变图像进行图像定位，在保证了定位精度的同时，大大缩短了定位所需要的时间。

技术领域

本发明属于移动机器人定位领域，具体涉及一种移动机器人的图像定位方法。

背景技术

随着机器人技术的不断发展，移动机器人在现实生活中的应用范围不断扩大，人们对于移动机器人的定位有了更高的需求。在以往传统的定位方法中，绝对定位主要通过全球定位系统(GPS)完成，但在室内和有遮挡的环境中，信号传输会受到限制，使得定位精度下降，甚至失效。相对定位是靠编码器、惯性传感器和激光雷达等实现定位，编码器和惯性传感器无法直接获取位置信息，激光雷达价格昂贵，这些都给移动机器人的商业化、日常化带来了不便。

近来，图像定位技术在工业生产中得到越来越多的应用，主要通过摄像机获取周围环境景物的图像，并对图像信息进行处理，来实现机器人的定位。但摄像机获取的图像与人能看到的视野画面相比，在拍摄范围、成像质量还是有一定差距的，拍摄的图像会产生一定的图像畸变，这种畸变对图像定位的处理分析会造成不利的影响，会对移动机器人的定位造成误差，甚至无法实现定位。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提出一种基于图像的移动机器人定位方法。

本发明是针对现有技术先对图像进行畸变矫正，然后处理图像做定位的流程，提供一种直接在畸变图像上进行定位的快速定位方法，它充分利用图像的畸变率进行计算，从而实现了对移动机器人较为精确、快速的定位。

本发明所采用的定位方法包括如下步骤：

步骤一、将摄像机垂直向下悬挂在一定高度，保证镜头与地面水平，在地面上已知位置的区域粘贴N个十字型标识；连接好摄像机进行拍摄，获取带有N个十字型标识的原始色彩图像；

步骤二、以原始色彩图像作为输入，处理图像，将图像中已知位置的十字型标识识别出来；

步骤三、针对每一个位置的十字型标识，获取图像中的像素长度和宽度，再根据每个十字型标识的实际长度和宽度，计算出该位置单位像素对应的实际长度和宽度；

步骤四、以图像中心为坐标原点，利用步骤三中得到的每个十字型标识实际长度与像素长度的比值，建立起单位像素代表的长度和宽度与该点到坐标轴距离的函数关系，即像素形变分布坐标系；

步骤五、识别图像中的待定位的移动机器人，处理图像，将移动机器人的像素位置识别出来；

步骤六、利用步骤四中建立的像素形变分布坐标系把移动小车的实际位置计算出来。

所述步骤三中，针对每一个十字型标识，获取图像中的像素长度和宽度，计算出该位置单位像素对应的实际长度和宽度，采用以下方式进行处理：

1)获取像素长度和宽度：先将图像由RGB转为HSV颜色空间，对图像中所有颜色筛选，将目标颜色保留，其他颜色置为黑色，再对图像做开闭操作、寻找轮廓，筛选出所需要的十字型标识，并绘制出最小外接矩形，将外接矩形的参数导出；

2)根据外接矩形的长度和宽度参数，以及十字型标识实际的长度和宽度，计算得出该位置单位像素对应的实际长度和宽度。

所述步骤四中以图像中心为坐标原点，建立起单位像素代表的长度和宽度与该点到坐标轴距离的函数关系，即像素形变分布坐标系是指：