[发明专利]一种同步定位与建图的视觉系统、方法及移动机器人

权利要求书

1.一种同步定位与建图的视觉系统，其特征在于，包括反射装置、摄像头、第一控制机构以及处理器；

所述摄像头，通过反射装置收取外部环境的视觉信息，形成的图像；

所述处理器，控制第一控制机构调整反射装置的角度，使得所述摄像头能够采集不同视角范围的图像；所述处理器获得不同视角范围的图像，进行定位或建模。

2.根据权利要求1所述的同步定位与建图的视觉系统，其特征在于，还包括第二控制机构，能够调节所述摄像头的角度。

3.根据权利要求1或2所述的同步定位与建图的视觉系统，其特征在于，所述摄像头光轴与机体前进方向成的夹角θ，90°≤θ≤180°，所述反射装置位于所述摄像头的上方，反射前进方向的外部环境的视觉信息至摄像头。

4.根据权利要求3所述的同步定位与建图的视觉系统，其特征在于，所述第一控制机构驱动所述反射装置以0.1°～5°的步进间隔调整倾斜角度。

5.根据权利要求1或2所述的同步定位与建图的视觉系统，其特征在于，所述同步定位与建图的视觉系统的中心视轴与水平面的夹角为25°～45°，垂直方向的视场角为40°～70°。

6.一种移动机器人，其特征在于，采用权利要求1-5之一所述的同步定位与建图的视觉系统。

7.根据权利要求6所述的移动机器人，其特征在于，所述同步定位与建图的视觉系统安装在移动机器人前端，由移动机器人前端面的窗口获取外部环境。进一步地，外部环境包括0.8米至2.5米高度的环境信息。

8.一种同步定位与建图的方法，其特征在于，包括：

设置摄像头和反射装置，反射装置位于所述摄像头的上方，摄像头通过反射装置接收外部环境的视觉信息，形成的图像；

调节摄像头的安装角度和反射装置的倾斜角度，使得同步定位与建图的视觉系统的中心视轴与水平面的夹角为25°～45°，垂直方向的视场角为40°～70°；

调整反射装置的倾斜角度，以获得不同视角范围的图像；

基于图像中的特征信息进行定位或建模。

9.根据权利要求8所述的同步定位与建图的方法，其特征在于：采集到的外部环境的视觉信息，有效特征信息量不足以实现定位或建图，调整反射装置的角度，获取不同视角范围的图像，再次进行定位或建图。进一步地，调节摄像头光轴与机体前进方向成的夹角θ，90°≤θ≤180°。

10.根据权利要求8所述的同步定位与建图的方法，其特征在于，基于图像中的特征信息进行定位或建模，包括：获取反射装置第一倾斜角度对应的图像以及反射装置第二倾斜角度对应的图像，进行双目定位，确定与目标物体之间的距离。

进一步地，以物体P在摄像头坐标系下的坐标(X，Z)为：

其中α为旋转角度，f为摄像头镜头焦距，d1’(x₁’,z₁’)为物体P在摄像头旋转后虚像C1’中的成像位置；D₁为物体P到虚像C1’光轴的距离，垂足点为q₁，t₁为虚像C1’到q₁的距离。

进一步地，D₁、t₁通过如下方程求解获得：

其中r为旋转中心O到摄像头的距离。