[发明专利]基于单目视觉的移动机器人导航控制方法

说明书

本发明公开了一种基于单目视觉的移动机器人导航控制方法，其中，所述基于单目视觉的移动机器人导航控制方法包括：采用单目摄像头采集周围环境的图像；对图像进行预处理并匹配；根据匹配图像检测移动机器人当前位置和姿态角信息；根据当前机器人姿态与理想路径点的误差，对机器人进行运动控制。本发明方案使用单目摄像头，获取场景丰富可靠的视觉信息，使用图像匹配的方法实现机器人位姿信息的估计，从而获取到机器人的移动控制量，再实现对机器人的移动控制，具有很好的可拓展性和稳定性。

技术领域

本发明涉及移动机器人导航技术，具体涉及基于单目视觉的移动机器人导航控制方法。

背景技术

移动机器人作为机器人学中的一个重要的研究分支，是一种基于传感器来感知外界环境和自身状态从而实现在存在障碍物的环境中，基于目标自主移动，并且完成指定功能的机器人系统。

自主移动机器人的重要发展方向是具有高度自感知、自规划和自组织能力，在无需人干预下自主应对环境变化，有目的地移动和完成任务。自主移动机器人已在多个领域有大量应用，改变着人们的生产生活方式，在可以预见的将来，将成为人类的不可或缺的助手，极大的提高人类生活质量。

移动机器人的导航主要依赖于激光传感器，激光测距仪是移动机器人常载的外部传感器之一。类似于声纳的反射测距原理，激光测距仪多基于激光飞行时间测距，即通过主动投射红外脉冲光束进行探测，光束遇到物体反射则会由接收器接收返回的激光并通过计算时间间隔计算目标物体的距离。激光传感器得到多个数据点的数据，再使用直线拟合方法得到现实场景的线状图。然而，激光传感器得到的数据需要二次计算方能得到场景的边缘特征，计算复杂；此外，激光传感器丢弃了丰富可靠的颜色数据。

发明内容

本发明目的在于克服现有技术的不足，尤其解决现有的基于激光传感器的移动机器人导航中，激光传感器仅获取场景的边缘数据、需要进行二次拟合计算的问题。

为解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种基于单目视觉的移动机器人导航控制方法，其中，所述基于单目视觉的移动机器人导航控制方法包括：采用单目摄像头采集周围环境的图像；对图像进行预处理并匹配；根据匹配图像检测移动机器人当前位置和姿态角信息；根据当前机器人姿态与理想路径点的误差，对机器人进行运动控制。

本发明方案的有益效果在于，使用单目摄像头，获取场景丰富可靠的视觉信息，使用图像匹配的方法实现机器人位姿信息的估计，从而获取到机器人的移动控制量，再实现对机器人的移动控制，具有很好的可拓展性和稳定性。

附图说明

图1是本发明的实施例的基于单目视觉的移动机器人导航控制方法流程图。

图2为本发明的实施例的移动机器人运动学模型图。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明进行更加详细与完整的说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。

图1是根据本发明的实施例的基于单目视觉的移动机器人导航控制方法流程图。

参照图1，所述基于单目视觉的移动机器人导航控制方法包括：S1、采用单目摄像头采集周围环境的图像；S2、对图像进行预处理并匹配；S3、根据匹配图像检测移动机器人当前位置和姿态角信息；S4、根据当前机器人姿态与理想路径点的误差，对机器人进行运动控制。

具体而言，经过步骤S1采用单目摄像头采集周围环境的图像，已经得到大量离散的、不连续的场景图像，需要进行预处理以去除图像中噪声，步骤S2描述如下：

S2：对图像进行预处理，包括图像二值化、计算图像水平梯度和垂直梯度、计算图像Harris角点、构建多尺度图像空间、寻找尺度空间的极值点、计算SIFT特征、特征匹配，具体描述如下：