[发明专利]移动机器人基于单目视觉传感器的目标对象跟随方法

权利要求书

1.一种移动机器人基于单目视觉传感器的目标对象跟随方法，其特征在于，所述方法包括：

步骤101：移动机器人根据目标对象的目标区域获取目标对象的图像；

步骤102：对所述目标对象的图像进行预处理，并利用特征变换得到所述目标对象的图像的特征矩阵；所述特征矩阵为多通道特征矩阵；

步骤103：利用目标跟踪算法确定出所述特征矩阵的响应矩阵，并记录所述响应矩阵中所有元素的最大值；将所述最大值对应于所述响应矩阵中的元素的位置，作为所述目标对象相对于预先获取的初始目标区域的位移坐标，结合所述初始目标区域的中心位置，确定所述目标对象所在位置作为所述目标对象的中心点，其步骤包括：

记录所述响应矩阵中所有元素的最大值；

将所述所有元素的最大值所对应的响应矩阵中的元素的位置作为目标对象相对于上一帧图像在当前帧图像中的位移坐标；

根据所述初始目标区域的中心位置，得到所述目标对象在当前图像帧中的位置，通过如下公式确定所述当前图像帧中目标对象中心点的位置：

(u_i^tar,v_i^tar)＝(u_i^tar’,v_i^tar’)+n_cell×(u_i,v_i)

其中，(u_i,v_i)表示所述目标对象相对于上一帧图像在当前帧图像中第i时刻的位移坐标，(u_i^tar’,v_i^tar’)表示所述初始目标区域在第i时刻的中心位置，(u_i^tar,v_i^tar)表示所述目标对象在当前图像帧中第i时刻的位置，n_cell表示FHOG特征参数cell的尺寸；

步骤104：根据所述中心点和所述目标对象的外形框架确定出所述目标对象所在的区域，作为第一区域；判断所述第一区域的面积在所述目标对象的图像中的比例是否大于设定阈值，若是，则执行步骤105，若否，则执行步骤106；

步骤105：确定所述第一区域为所述目标对象的目标区域；

步骤106：以所述中心点的位置为中心构建检测区域，在所述检测区域内重新对所述目标对象进行检测，将检测得到的所述目标对象所在的区域作为第二区域，如果该第二区域的区域面积在所述目标对象的图像中图像面积的比例大于所述设定阈值，则将该第二区域作为所述目标对象的目标区域；

“以所述中心点的位置为中心构建检测区域，在所述检测区域内重新对所述目标对象进行检测，将检测得到的所述目标对象所在的区域作为第二区域”的步骤包括：

以所述中心点的位置为中心构建检测区域；

通过预先构建的SVM模型对所述检测区域内的图像块进行目标对象检测，确定目标框集合；

利用特征提取方法计算所述目标框对应的图像块的所述多通道特征矩阵；

根据KCF跟踪器和所述多通道特征矩阵，计算所述多通道特征矩阵的响应矩阵，并记录所述响应矩阵中元素的最大值；

将包含所述中心点且包含最大元素值的目标框作为有效目标框，标记所述有效目标框的中心点的坐标，将所述最大值在所述响应矩阵中对应的位置作为所述目标对象相对于所述目标框的中心点的位移坐标；

根据所述目标框的中心点的位置，将目标对象所在的位置作为有效目标对象的中心位置，以所述目标对象的中心位置为中心构建第二目标区域；

所述方法还包括：

当所述目标框集合中不存在有效目标框时，按照下式的方法控制所述移动机器人朝着目标消失在视野中的方位转动：

其中，k_p1表示比例系数，V_i^left表示所述移动机器人第i时刻的左轮速度，V_i^right表示所述移动机器人第i时刻的右轮速度，(u₀^tar,v₀^tar)表示所述目标对象预设的位置坐标，(u_last^tar,v_last^tar)表示所述目标对象走出视野前一时刻的实际位置坐标。