[发明专利]非接触式生理检测机器人的6自由度人脸追踪方法和装置

说明书

本发明提供了一种非接触式生理检测机器人的6自由度人脸追踪方法和装置，涉及视觉伺服技术领域。本发明在接收到人脸位姿信息后，首先根据机器人的末端姿态，将人脸位姿信息转换到基坐标系，根据约束求得机器人末端的最优目标位姿，然后计算当前面部信息和理想面部姿态的误差。然后使用比例控制器求得相机的期望位姿，并求逆运动学解。最后，控制机器人移动到目标姿态。并在每接收到一组面部信息时，重复这个过程。因此本发明采用的6自由度控制和基于位置的视觉伺服，能够保证追踪效果并简化处理过程，实现主动配合患者完成人脸图像采集，完成非接触式生理检测任务。

技术领域

本发明涉及视觉伺服技术领域，具体涉及一种非接触式生理检测机器人的6自由度人脸追踪方法和装置。

背景技术

在对患者进行非接触式的生理检测时，通常需要采集患者的人脸图像来获取相关的生理信息，而现有的非接触式的生理检测机器人多为静态检测，如果遇到患者卧床不便配合非接触式生理检测机器人进行人脸图像采集时，就需要一套人脸追踪子系统来主动配合患者进行检测。

对于人脸的动态追踪，现有的人脸追踪系统大多是基于二自由度云台或者基于三自由度单目相机和基于图像的视觉伺服(IBVS)来追踪人脸。

但现有方法进行人脸追踪时，通常是基于图像的视觉伺服(IBVS)会造成算法复杂，运行效率低下，实时性受到影响，且三自由度相机会存在追踪效果不好，无法在多数情况下达到正对人脸的效果，灵活性差的问题。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种非接触式生理检测机器人的6自由度人脸追踪方法和装置，解决了现有的动态人脸追踪的运行效率低下，追踪效果不好的问题。

(二)技术方案

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：

第一方面，提供了一种非接触式生理检测机器人的6自由度人脸追踪方法，该方法包括：

将相机固定在机器人末端；

基于相机采集的人脸影像进行实时的面部特征点检测和跟踪，得到相机坐标系O₃下的人脸位姿信息p_face；

将人脸位姿信息p_face转化为人脸在基坐标系O₁下的位姿T_b；

基于人脸在基坐标系O₁下的位姿T_b计算机器人末端的最优目标位姿T_t；

基于人脸在基坐标系O₁下的位姿T_b和机器人末端的最优目标位姿T_t进行比例控制，得到期望位姿p_target；

基于期望位姿p_target求逆运动学解，得到机器人目标关节角β_targetjoint，并基于机器人目标关节角β_targetjoint对机器人进行控制。

进一步的，所述基于相机采集的人脸影像进行实时的面部特征点检测和跟踪，得到相机坐标系O₃下的人脸位姿信息p_face，包括：

使用多任务卷积神经网络面部检测器和改进的卷积专家约束局部模型进行面部特征点检测和跟踪；

得到的人脸位姿信息为：

其中，表示旋转的三个欧拉角；

表示人脸在相机坐标系O₃下的位置三维坐标；