[发明专利]一种基于计算机视觉的机器人自动定位与导航方法

说明书

本发明公开了一种基于计算机视觉的机器人自动定位与导航方法，包括如下步骤：S1、预处理步骤：用于对系统进行初始化以及传感器校准；S2、图像特征采集步骤：用于在机器人系统运行过程中按照一定的距离间隔采集图像并提取图像特征，原始图片不保留，仅存储图像特征；S3、图像特征比对步骤：用于使机器人系统通过采集环境图片并与存储的图像特征数据集进行比对，从而确定自身坐标。通过本发明的方法，得到了一种通过计算机视觉为机器人构建地图并确定机器人位置的系统，能够使机器人系统通过视觉的方式确定自身较为准确的位置，从而使机器人可以实现更多功能。

技术领域

本发明涉及计算机技术领域，尤其是涉及基于计算机视觉的机器人自动定位与导航方法。

背景技术

对于扫地机器人、服务员机器人等有自动处理工作能力的机器人来说，地图和导航是决定机器人智能化程度的一个重要方面，在传统的解决方案中通常通过一些磁力轨道或者高对比度贴纸轨道等方式实现导航，或者通过某些算法结合传感器使机器人自己能够对环境进行地图构建和导航。

传统方法下的机器人通过自身传感器进行地图构建和导航的过程中，尽管能够完成地图的构建，但是由于缺乏有效的参考信息，导致机器人无法对自身所处环境进行准确描述，从而出现机器人导航失效的情况，机器人会在一个区域兜圈子，并且在机器人利用已有地图进行二次导航的时候机器人很难知道自身的位置从而使原有地图失效。如果使用计算机视觉进行导航和定位，对于机器人准确获取自身位置来说更为有效。

发明内容

本发明的目的是通过以下技术方案实现的。

根据本发明的第一个方面，提供了一种基于计算机视觉的机器人自动定位与导航方法，包括如下步骤：

S1、预处理步骤：用于对系统进行初始化以及传感器校准；

S2、图像特征采集步骤：用于在机器人系统运行过程中按照一定的距离间隔采集图像并提取图像特征，原始图片不保留，仅存储图像特征；

S3、图像特征比对步骤：用于使机器人系统通过采集环境图片并与存储的图像特征数据集进行比对，从而确定自身坐标。

进一步地，所述预处理步骤S1进一步包括：

S11、传感器校准步骤：通过原地旋转校准电子罗盘传感器、加速度计进行传感器校准；

S12、地图初始化步骤：利用电子罗盘传感器，将机体转动到某个方向作为Y轴正方向，以机体位置为原点，建立平面坐标系作为地图。

进一步地，所述图像特征采集步骤S2进一步包括：

S21、网格初始化步骤：以1米为间隔在所述地图上构建网格图；

S22、网格填充步骤：在网格上填充采集到的前后左右四个方向的图片；

S23、图像特征保存步骤：计算网格上所有图片的特征值并存储。

进一步地，所述图片的特征值采用BRISK特征，即不受形变影响的二进制关键点特征。

进一步地，所述图像特征比对步骤S3进一步包括：

S31、网格优选步骤：根据电子罗盘传感器确定的方向，只筛选出对应方向的素有网格；

S32、特征提取步骤：采集机器人系统所面对方向的图片，并进行特征提取；

S33、特征相似度计算步骤：将提取到的特征与所有网格特征进行相似度计算，输出相似度最高的网格位置。

根据本发明的第二个方面，一种基于计算机视觉的机器人自动定位与导航方法，其特征在于，包括如下步骤：

B1.初始化并校准传感器，并初始化地图；

B2.初始化网格；