[发明专利]一种基于视觉的移动机器人导航方法及系统

说明书

本发明公开了一种基于视觉的移动机器人导航方法及系统；包括视觉传感器、图像处理器、运动控制模块和移动机器人车体。由视觉传感器负责采集场景图像，图像处理器对图像进行处理分析，再由运动控制模块发出指令控制机器人的运行。在移动机器人工作环境内预设车道线，并在特定位置设置标识符；移动机器人采集所在环境下的场景图像，并通过透视变换得到与地面呈正投影的图像；所得图像经灰度化和阈值化成二值图像，再进行分割得到仅含标识符的图像与仅含车道线的图像；在仅含车道线的图像上找出近似的车道轨迹线并跟踪，再识别出标识符，获得位置与加速度信息，实现移动机器人精确导航。

技术领域

本发明涉及机器人导航领域，尤其涉及一种基于视觉的移动机器人导航方法及系统。

背景技术

移动机器人能有效改善生产车间内的物流过程、降低企业劳动成本并提高生产效率，在汽车、食品、印刷、物料运输等多个行业有着广泛的应用需求。

移动机器人一项关键技术是导航技术，移动机器人导航已经有多种方式，例如惯性导航、磁带导航、激光导航和视觉导航等。不同导航方式的移动机器人具有各自的特点，并决定了所构成物流系统的柔性程度及成本费用。惯性导航利用陀螺仪与光电编码器，其容易受干扰影响，控制性能相对较差；磁带导航需要预先铺设磁带，维护与改造的成本较高；激光导航需要额外安装反光板，且激光传感器造价昂贵，维护成本较高。所以视觉导航移动机器人具有较高的实用价值和广阔的应用前景。

由于移动机器人所在的环境通常比较复杂，而且由于其自身的动态特性是需要实时地对运动过程所产生的图像进行处理，如果要建立精确的环境地图，处理的数据量巨大，对硬件的要求很高，成本高，实现起来有难度。现有的基于二维码及导航带的视觉导航方法虽然简单、快速，但是由于移动机器人实际应用场景中二维码容易被灰尘或污渍影响从而导致识别成功率下降，其有效性有待提高。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点和不足，提供一种简单可靠、实时性好、可控性佳的基于视觉的移动机器人导航方法及系统。

本发明通过下述技术方案实现：

一种基于视觉的移动机器人导航系统，包括如下部件：

视觉传感器；

图像处理器；

运动控制模块；

移动机器人车体；

所述视觉传感器、图像处理器与运动控制模块均由移动机器人车体搭载；由视觉传感器负责实时采集场景图像，图像处理器对采集到的图像进行处理分析，再由运动控制模块根据分析结果发出指令控制机器人的运行。

所述视觉传感器采用USB相机，并居中安装在移动机器人车体的前端。

所述USB相机还设有一个与其配套的LED光源。

所述所述图像处理器选用ARM Cortex-a9。

基于视觉的移动机器人导航系统的导航方法，包含以下步骤：

步骤一：视觉传感器采集在行进中的移动机器人车体前方地面的环境图像；

环境图像的场景中在浅色地面上预设有深色的带条作为车道线，在带条的预定位置设置有多个标识符；标识符外部均有一个黑色(或者深色)圆环；标识符包含移动机器人车体的位置信息和速度变化信息；

步骤二：由图像处理器将步骤一中所获得的图像进行透视变换，使图像转变为视觉传感器的摄像头与地面呈正投影的图像；

步骤三：将步骤二中所获得的图像进行降噪处理并转换为灰度图像；

再将图像进行阈值化处理得到二值图像并进行图像分割处理，得到一个仅包含标识符的ROI图像和一个仅包含车道线的ROI图像。