[发明专利]一种距离空间和图像特征空间融合的混合视觉伺服方法

说明书

本发明涉及一种距离空间和图像特征空间融合的视觉伺服方法，所述方法包括：构建图像雅克比矩阵；构建深度雅克比矩阵；将所述图像雅克比矩阵和所述深度雅克比矩阵融合，得到混合视觉伺服雅克比矩阵；基于所述混合视觉伺服雅克比矩阵采用控制算法得到机器人运动的控制量，从而使得机器人运动到目标位置，完成精确定位。本发明中的上述方法避免了传统雅可比矩阵的奇异和局部最小值等问题。融合了互补的图像特征空间和距离空间，在信息不冗余的情况下，弥补了视觉信息中的不足，系统实时采集数据，在简单的控制算法下，即可快速完成视觉伺服任务。

技术领域

本发明涉及视觉伺服技术领域，特别是涉及一种距离空间和图像特征空间融合的混合视觉伺服方法。

背景技术

视觉伺服技术是智能机器人发展领域的研究热点之一，在工业中得到广泛应用。为了能够使机器人完成更复杂的工作，机器人需要具有良好性能的控制系统和感知复杂环境变化的能力。

传统的控制方法中，基于位置的视觉伺服(PBVS)的控制精度依赖于模型的校准和相机的标定结果，鲁棒性较差，需要经常校准。基于图像的视觉伺服(IBVS)较基于位置的视觉伺服而言，对模型参数和图像噪声具有更强的鲁棒性。基于IBVS发展的控制方法中，绝大多数算法依靠视觉传感器获得的二维图像特征信息，然后使用获得的图像信息去完成伺服控制，对于三维空间的伺服任务而言，缺乏关于机器人末端姿态的信息量，导致环境感知不足，伺服效果无法进一步提升。

为了使机器人能够更加全面的感知环境，对机器人视觉系统采集的信息起补充作用，可以在机器人视觉系统中加入多种传感器，从而克服机器人视觉系统的不足。如今，高精度的测距传感器得到迅速的发展。为环境检测提供了新的方案。将测距传感器与相机融合，使得对目标物体位置和姿态进行高精度定位提供了可能。但是多传感器的引入，需要研究解决系统的信息融合和信息冗余问题。

针对上述背景与问题，需要提出一种新的视觉伺服方法，将测距传感器与视觉传感器相结合，实现距离空间信息与图像特征空间信息的相互补充，解决多信息融合和信息冗余问题，使得机器人能够全面感知环境变化，实现目标物体的精确定位，完成伺服任务。

发明内容

本发明的目的是提供一种距离空间和图像特征空间融合的混合视觉伺服方法，解决多信息融合和信息冗余问题，使得机器人能够全面感知环境变化，实现目标物体的精确定位，完成伺服任务。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种距离空间和图像特征空间融合的视觉伺服方法，所述方法包括：

构建图像雅克比矩阵；

构建深度雅克比矩阵；

将所述图像雅克比矩阵和所述深度雅克比矩阵融合，得到混合视觉伺服雅克比矩阵；

基于所述混合视觉伺服雅克比矩阵采用控制算法得到机器人运动的控制量，从而使得机器人运动到目标位置，完成精确定位。

可选的，所述构建图像雅克比矩阵具体包括：

获取目标图像；

将所述目标图像转换为灰度图，并进行二值化处理，得到二值化图片；

对所述二值化图片进行均值滤波，并对滤波后的二值化图片进行边缘检测，得到边缘检测图片；

采用霍夫直线检测算法对所述边缘检测图片进行检测，得到两条最长且相交的直线，将两条所述直线还原到所述目标图像中，得到两条直线的交点；其中一条直线的两个坐标点为(a_x,a_y),(b_x,b_y)，另一条直线的两个坐标点为(c_x,c_y),(d_x,d_y)，所述交点用O(u,v)表示；