[发明专利]一种RoboCup中型组机器人全景视觉系统构建方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种RoboCup中型组机器人全景视觉系统构建方法，属于视觉机器人技术领域。

背景技术

机器人足球是足球运动与机器人学等高新技术结合的产物，它的远景目标之一是使机器人足球队战胜人类足球队；机器人足球赛是由实物机器人或仿真机器人进行的足球赛，比赛规则与人类正规的足球赛类似；实物机器人足球队的研制涉及计算机、自动控制、传感与感知融合、无线通讯、精密机械和仿生材料等众多学科的前沿研究与综合；集成概括地说机器人足球是以体育竞赛为载体的前沿科研竞争和高科技对抗，是培养信息自动化科技人才的重要手段，同时也是展示高科技进展的生动窗口和促进科技成果实用化和产业化的新途径；任何一个学科的发展与进步都会推动工业技术的进步，甚至会带动一批新型产业的发展。机器人足球比赛的目的是通过一个友好的比赛平台来推动机器人技术的发展和多智能体的研究；足球机器人的设计综合了机械、电子、控制、模式识别、图像处理和人工智能等多个领域；足球机器人系统必须具有高度的实时性和准确度；机器人视觉系统作为环境信息的重要输入环节，其性能的优劣将直接影响到整套机器人系统功能的好坏；全景视觉观察范围比较大，具有360度的视角，所以在机器人足球竞赛中也很受重视。机器人比赛的目标任务就是尽可能地往对方球门进球，同时，避免对方队员向我方球门进球；在整个比赛过程中，足球作为一个首要目标，这就要求机器人能以较高的精度去定位球的方向和位置，由于常规反射面会给球带来径向形变，这就对球的识别造成了一定困难，进而影响到足球的定位。

发明内容

为解决上述问题，本发明提出了一种RoboCup中型组机器人全景视觉系统构建方法，对机器人全景视觉硬件部分的全向反射镜进行研究，将全向反射镜与摄像机联合使用来构成全景视觉的方法会带来图像的变形，这就需要结合系统需要并根据摄像机的参数来设计反射镜的形状以便进行修正。

本发明的RoboCup中型组机器人全景视觉系统构建方法，所述方法包括以下步骤：

第一步，基于反射面的全景视觉会造成全景图像存在较大形变，尤其是比赛场地中球的全景图像存在较大的径向形变，对反射面的设计目标进行确定；

第二步，对全景视觉的成像模型进行分析，对单视点全景成像模型的公式进行了推导，并且分析了非单视点的两种情况；

第三步，结合RoboCup中型组比赛的要求，针对足球这个主要目标，对反射面进行成像模拟并且分析球的径向形变的问题；

第四步，根据基于球的无形变的全景反射镜面的设计方法进行了反射面设计，还进行了实物加工，并给出了全景图像。

进一步地，所述第一步中的反射面的设计目标为使球径向形变较小。

进一步地，所述第二步中的非单视点的两种情况包括水平场景无畸变和垂直场景无畸变成像。

本发明与现有技术相比较，本发明的RoboCup中型组机器人全景视觉系统构建方法，对机器人全景视觉硬件部分的全向反射镜进行研究，将全向反射镜与摄像机联合使用来构成全景视觉的方法会带来图像的变形，这就需要结合系统需要并根据摄像机的参数来设计反射镜的形状以便进行修正。

具体实施方式

本发明的RoboCup中型组机器人全景视觉系统构建方法，所述方法包括以下步骤：

第一步，基于反射面的全景视觉会造成全景图像存在较大形变，尤其是比赛场地中球的全景图像存在较大的径向形变，对反射面的设计目标进行确定；

第二步，对全景视觉的成像模型进行分析，对单视点全景成像模型的公式进行了推导，并且分析了非单视点的两种情况；

第三步，结合RoboCup中型组比赛的要求，针对足球这个主要目标，对反射面进行成像模拟并且分析球的径向形变的问题；

第四步，根据基于球的无形变的全景反射镜面的设计方法进行了反射面设计，还进行了实物加工，并给出了全景图像。

所述第一步中的反射面的设计目标为使球径向形变较小。

所述第二步中的非单视点的两种情况包括水平场景无畸变和垂直场景无畸变成像。

本发明的RoboCup中型组机器人全景视觉系统构建方法，对机器人全景视觉硬件部分的全向反射镜进行研究，将全向反射镜与摄像机联合使用来构成全景视觉的方法会带来图像的变形，这就需要结合系统需要并根据摄像机的参数来设计反射镜的形状以便进行修正。

上述实施例，仅是本发明的较佳实施方式，故凡依本发明专利申请范围所述的构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，均包括于本发明专利申请范围内。