[发明专利]基于天界线分析的移动机器人位置估计方法

权利要求书

1.基于天界线分析的移动机器人位置估计方法，所述的移动机器人内部设置进行集中控制的处理器，与所述的处理器连接的双目立体摄像机和惯性导航系统，所述的双目立体摄像机由两个光轴相互平行的第一摄像头和第二摄像头组成，所述的惯性导航系统用于计算所述的移动机器人的旋转角度θ，其特征在于：所述的处理器设置位置估计方法，所述的位置估计方法包括以下步骤：

(1) 所述的移动机器人设置在工作场所的中心位置，并原地旋转一周；所述的处理器每隔角度Δθ，通过所述的双目立体摄像机采集工作场景的图像f_i¹(x,y)和f_i²(x,y)，其中，i=0…⌊2π/Δθ⌋-1，⌊⌋为向下取整；

(2) 所述的处理器基于f_i¹(x,y)和f_i²(x,y)计算场景的深度d_i(x,y)；

(3) 所述的处理器搜索图像f_i¹(x,y)的中心线上的天界点(M/2, y_i)，即天空与地面或者地面建筑、植物的交界点，然后写入方向地图数组A[i][0]= y_i, A[i][1]=d_i(M/2,y_i)，其中M为f_i¹(x,y)和f_i²(x,y)在x方向上的最大值。

(4) 所述的移动机器人在工作过程中需要确定自身位置的时候，所述的处理器通过所述的双目立体摄像机采集工作场景的图像f¹(x,y)和f²(x,y)，计算场景的深度信息d(x,y)，根据方向地图数组A[i]确定自身方向β，读取方向地图数组A[⌊β/Δθ⌋-1][1]=d_{⌊β/Δθ⌋-1} (M/2,y_{⌊β/Δθ⌋-1})；

(5) 所述的处理器搜索图像f¹(x,y)的中心线上的天界点(M/2, y^k)，读取深度信息d(M/2,y^k)，估算所述的移动机器人的位置坐标：x={d(M/2,y^k)-A[⌊β/Δθ⌋-1][1]}cosβ，y={d(M/2,y^k)-A[⌊β/Δθ⌋-1] [1]}sinβ。

2.根据权利要求1所述的基于天界线分析的移动机器人位置估计方法，其特征是：所述的步骤(3)和步骤(5)中，天界点的计算方法为：

如果yY，满足f ¹(x,y)T₁，其中T₁为判断天空的亮度阈值；并且f¹(x,Y)-f¹(x,Y-1)T₂，则点(x, Y)为天界点，其中T₂为天空到地面或者建筑物、植物的亮度梯度阈值。

3.根据权利要求1所述的基于天界线分析的移动机器人位置估计方法，其特征是：所述的步骤(4)中，方向β的计算方法为：

(4-1) 所述的处理器提取整个图像f¹(x,y)的天界点y`=h(x)，取其中α/Δθ个数据组成采样数据B[j]={h(0)，h(⌊M·Δθ/α⌋)，h(⌊2·M·Δθ/α⌋，h(⌊3·M·Δθ/α⌋……}，其中，α为所述的第一摄像头的视角；

(4-2) 对采样数据B[j]与方向数组A[i][0]中的一段数据计算相似度，如果A[k] [0]开始的一段数据，与采样数据B[j]相似度最大，则所述的割草机器人的方向为β=k﹒Δθ+α/2。