[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

说明书

本发明涉及一种同步定位与建图的视觉系统、方法及移动机器人，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。本发明光学系统中的摄像头的光轴不朝向移动机器人的前进方向，而是相对于机体顶平面摄像头的光轴与机体前进方向成钝角或者直角。光学系统安装于动机器人内靠近结构外壳的位置，不突出于机体的顶平面，无需设置下沉结构，安装灵活。通过调节摄像头和和反射装置的倾斜角度，光学系统能够获得更大的视场角，且视场可调节。利用一只摄像头来获得双目视觉，实现双目定位。

技术领域

本发明涉及机器视觉技术领域，尤其涉及一种同步定位与建图的视觉系统、方法及移动机器人。

背景技术

为了更好地采集有效的环境特征数据，一些应用中，比如扫地机器人，其同步定位与建图(SLAM)的视觉系统会采集房间内高度在0.8米至2.5米之间的环境信息，提取关键特征后，作为室内空间的特征标志物，辅助系统进行查找比对，进而判断其在室内所处的具体方位，完成路径规划导航。

现有的扫地机器人，视觉模组是一个低于机器人机体顶平面的下沉结构，并且位于靠近机体几何中心的位置。摄像头被置于下沉结构中，倾斜安装，摄像头的光轴对准机器人的前进方向，指向水平面以上，与机器人机体顶平面成30°～40°锐角。摄像头在垂直方向上的视场角为45°～65°。此类设计因为内置并且靠近机体几何中心，而且是下沉结构，因此视野范围会极大地受到机体的影响，特别是无法对低于机体顶平面以下的范围进行检测。

发明内容

针对视觉系统设计的局限性现有，本发明提供一种同步定位与建图的视觉系统、方法及移动机器人，摄像头安装位置和角度可以灵活调节，并且可以覆盖更大的视野范围；能够广泛应用于移动机器人，灵活安装实施其光学系统。

为达到上述目的，本发明提供了一种同步定位与建图的视觉系统，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。

进一步地，还包括第二控制机构，能够调节所述摄像头的角度。

进一步地，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。

进一步地，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。

进一步地，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°。

第二方面提供一种移动机器人，采用所述的同步定位与建图的视觉系统。

进一步地，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。

第三方面提供一种同步定位与建图的方法，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。