[发明专利]一种基于RGB-D的实时避障系统

说明书

本发明公开了一种基于RGB‑D的实时避障系统。该系统中，图形采集模块用于采集相机设备原始的深度信息以及RGB信息；标定模块用于标定地面背景，标定相机安装角度以获取地面信息以及相机安装角度信息；普通障碍物检测模块用于处理图像采集模块输出的信息提取出障碍物并输出障碍物的位置信息；验证模块用于二次判断障碍物是否为误检测；特殊障碍检测模块用于检测行人及其他智能移动机器人并输出具体位置信息；避障决策模块用于处理普通障碍物检测模块与障碍物检测模块输出的信息做出相应的避障策略；移动控制模块用于处理避障决策模块输出的避障策略控制机器人的移动实现避障功能。通过各模块配合，从而实现可靠、快速、高精度、低误检的实时避障系统。

技术领域

本发明涉及图像识别和移动机器人的技术领域，具体涉及一种基于RGB-D的实时避障系统。

背景技术

当前智能无人化搬运机器人正在飞速发展，移动机器人技术已经与工业生产息息相关。当智能搬运机器人在实际的复杂多变的工厂环境中，准确的检测到障碍物并进行有效的避障是移动机器人需要的一项基本能力之一。特别的对于人等关键性障碍物需要格外进行关注以免发生事故。在现有的技术下，避障通常依靠激光雷达以及超声波雷达等传感器。然而激光雷达造价昂贵，超声波雷达更是无法检测到障碍物的大小具有很大的局限性。

相对于激光雷达、超声波等传感器视觉相机价格低廉，同时视觉相机可以实时得到整个视野平面的RGB信息以及深度信息具有探测范围宽、信息容量大等优势，也因此视觉避障技术得到了广泛的应用。目前，移动机器人普遍采用双目相机、RGB-D相机和TOF相机来进行视觉避障。RGB-D相机和TOF相机与双目相机相比具有受物体颜色影响小，可得到较高分辨率深度图的特点，这使得RGB-D相机在视觉障碍物检测方面得到广泛应用。但是，众所周知视觉图像处理需要快速的运算能力，目前采用RGB-D相机避障的移动机器人的避障方式会有处理速度不够、忽略了对空间障碍物的避障，同时视觉障碍物检测容易受到外界环境影响误检测率高，不能对不同的障碍物进行执行不同的避障策略。因此，针对现有的视觉避障方法，需要提供一种基于RGB-D相机的实时避障系统。

发明内容

在现有的复杂工厂环境下，针对现有移动机器人未考虑空间障碍物与易受外界影响导致检测误检率高实时性不足的问题，本发明实施提出了一种基于RGB-D的实时避障系统。该系统不仅能够针对不同优先级的障碍物做出不同的避障决策，同时还能根据不同的地形设置不同的ROI区域减少计算量，同时能在障碍物检测的基础上进行二次判定，能够提高相机的检测精度，降低障碍物检测的误检率，整个系统模块通过多线程技术并行处理拥有良好的实时性。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：本发明提供的一种基于RGB-D的实时避障系统，所述系统包括：

图像采集模块、标定模块、普通障碍物检测模块、特殊障碍物检测模块、验证模块、避障决策模块和移动控制模块。

所述图像采集模块用于采集RGB-D相机原始的深度信息以及障碍物的RGB信息并分别输出给标定模块、普通障碍物检测模块和特殊障碍物检测模块；

所述标定模块用于获取图像采集模块得到的深度信息来标定地面背景和标定相机安装角度，以获取地面深度信息以及相机安装角度信息；

所述普通障碍物检测模块用于处理图像采集模块输出的深度信息和RGB信息，提取出障碍物并经过验证模块进行二次判断，确保障碍物是真的障碍物而不是误检测，最终精准检测出障碍物并输出障碍物的位置信息；

所述特殊障碍检测模块用于根据图像采集模块输出的深度信息和RGB信息，检测出行人和其他机器人，并输出障碍物位置信息；

所述避障决策模块用于处理普通障碍物检测模块与特殊障碍物检测模块输出的障碍物位置信息生成避障策略；

所述移动控制模块用于根据避障决策模块输出的避障策略控制机器人的移动实现避障功能。