[发明专利]移动机器人定位方法、系统与计算机可读存储介质

摘要

本发明公开了一种移动机器人定位方法、系统与计算机可读存储介质，定位方法包含以下步骤：检测流程初始化、采集传感器数据、位置先验估计、提取地面视觉位置检测值集合、以及位置后验估计。定位系统由航向角检测器、车轮转速传感器、图像采集器以及数据处理单元组成。计算机可读存储介质用于存储定位程序。相比于已有技术，本发明具有成本低、精度高、性能稳定、检测周期短、覆盖区域广、适用场景多、系统可靠性高、隐私入侵度低等优点。

主权项

1.一种移动机器人定位方法，其特征在于，在机器人工作区域的地面配置有辅助线，辅助线的配置方法如下：定位区域地面配置有一系列具有第一颜色C_X的平行于X轴的平行线，相邻的平行线具有相等的间隔E_X；同时，定位区域地面还配置有一系列具有第二颜色C_Y的平行于Y轴的平行线，相邻的平行线具有相等的间隔E_Y；所述定位方法包括以下步骤：S101：对采样点序号t初始化赋值：t←0；根据实际情况对采样间隔T、机器人中心到图像采集器的距离L、位置后验估计值透视变换矩阵进行初始化；其中，透视变换矩阵是一个3×3的常值矩阵，机器人位置坐标是相对于X‑Y坐标系的，X坐标轴与Y坐标轴由人工选取；S102：将采样点序号自增t←t+1，获取航向角检测器的数据，得到第t个采样点的机器人航向角检测值获取车轮转速传感器的数据，得到第t个采样点的车轮转速检测向量w_t，其中w_t的每个元素表示某个车轮的转速检测值；获取图像采集器的数据，得到第t个采样点的地面图像S103：利用步骤S102获取的第t个采样点的机器人航向角检测值与第t个采样点的车轮转速检测向量w_t，并基于第t‑1个采样点的位置后验估计值进行位置先验估计，以获取第t个采样点的位置先验估计值具体如下：其中表示移动机器人的运动学方程；S104：根据步骤S102获取的第t个采样点的地面图像集合并基于透视变换矩阵提取第t个采样点的地面视觉位置检测值集合与其中为第t个采样点的地面视觉X轴坐标检测值集合，为第t个采样点的地面视觉Y轴坐标检测值集合，具体如下：S1041：对步骤S102获取的第t个采样点的地面图像集合分别进行基于第一颜色C_X与第二颜色C_Y的图像阈值分割，以分别获取只包含对应颜色辅助线的二值图像与其中，中白色区域为第一颜色辅助线，中白色区域为第二颜色辅助线，其余部分为黑色；S1042：对步骤S1041获取的二值图像与依次进行形态学闭运算、骨架提取操作、剪枝操作，其目的分别为填充图像中内细小空洞、提取辅助线的中心线、消除游离于或依附于辅助线骨架上的小枝，得到第t个采样点的只包含辅助线中心线的二值图像与S1043：基于透视变换矩阵对S1042获取的二值图像与进行透视变换，得到透视变换后的二值图像集合与S1044：对S1043获取的二值图像集合与进行Hough变换，以分别获取第t个采样点的Hough距离集合ρ_X,t与ρ_Y,t；以及S1045：基于S1044获取的Hough距离集合ρ_X,t与ρ_Y,t，计算地面视觉位置检测值集合与具体如下：如果则如果则如果则如果则其中，M_X与M_Y分别为第一颜色辅助线与第二颜色辅助线的数量；S105：根据步骤S103获取的第t个采样点的位置先验估计值与步骤S104获取的第t个采样点的地面视觉位置检测值集合与进行位置后验估计，以获取第t个采样点的位置后验估计值具体如下：S1051：计算X轴坐标后验估计值包括以下步骤：如果不是空集，则计算第t个采样点的X轴坐标后验估计集合如下：其中abs(·)为求绝对值符号，为的第i个元素，δ_x>0为X轴坐标筛选阈值，N_X为的元素个数；如果不是空集，计算X轴坐标后验估计值如下：其中，为中第i个元素，N_x为的元素个数；如果是空集或者是空集，计算第t个采样点的X轴坐标后验估计值S1052：计算Y轴坐标后验估计值包括以下步骤：如果不是空集，则计算第t个采样点的Y轴坐标后验估计集合如下：其中abs(·)为求绝对值符号，为的第i个元素，δ_y>0为Y轴坐标筛选阈值，N_Y为的元素个数；如果不是空集，计算Y轴坐标后验估计值如下：其中，为中第i个元素，N_y为的元素个数；如果是空集或者是空集，计算第t个采样点的Y轴坐标后验估计值以及S106：重复步骤S102至步骤S105，输出每个采样点的位置后验估计值，即定位结果。