[发明专利]基于天界线分析的移动机器人位置估计方法

说明书

本发明公开了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，所述的惯性导航系统用于计算所述的移动机器人的旋转角度θ，所述的处理器设置位置估计方法，包括以下步骤：(1)移动机器人在工作场所的中心位置，原地旋转一周；处理器每隔角度Δθ，采集图像f_i¹(x,y)和f_i²(x,y)；(2)计算场景的深度d_i(x,y)；(3)处理器搜索图像f_i¹(x,y)中心线上的天界点(M/2,y_i)，与对应深度信息写入方向数组A[i]；(4)采集工作场景的图像f¹(x,y)和f²(x,y)，计算场景的深度d(x,y)，确定自身方向β；(5)搜索图像f¹(x,y)的中心线上的天界点，并读取深度信息，估计位置坐标x和y。

技术领域

本发明涉及基于天界线分析的移动机器人位置估计方法，属于移动机器人技术领域。

背景技术

室外移动机器人工作在室外复杂多变的环境中，为了实现智能化的路径规划以及任务规划，需要具有全局意义的自定位。常规的定位方式是采用惯性导航的方法，比如通过安装在驱动轮上的编码器实时计算移动机器人的位移和转向，这类定位方法最大的弊端就是具有累计误差，即随着工作时间的累计，误差也在不断的累计，最终导致定位数据无效。也有基于激光雷达的方案，这种方案根据激光雷达的测距数据与事先建立的地图进行匹配，从而确定自身的位置。这种方案对硬件要求很高，并且算法复杂，目前还不能普及到普通室外移动机器人，比如割草机器人。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术中的不足之处，提出基于天界线分析的移动机器人位置估计方法，以移动机器人工作环境四周的天界线为信息，进行方向匹配，并进行坐标估算，提供了不具有累计误差的位置信息。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

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，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。