[发明专利]采用多目摄像头免标定外参进行机器人行走轨迹定位的系统

说明书

本发明属于算法和定位系统领域，尤其是一种采用多目摄像头免标定外参进行机器人行走轨迹定位的系统，针对现有的外参标定通常比较耗时，只有测量发现问题时才能知道标定的是否准确。给定位追踪系统带来复杂性和造成较大误差的问题，现提出如下方案，其包括固定硬件模块、内参标定模块、追踪求解模块、拼接模块和测试模块，本发明在只标定相机内参的情况下，可以得到稳定可靠的位置定位，不需要标定做相机的外参，也不需要标定相机和场地的外参。即使相机的相对位置发生变化，也可以通过算法进行补偿，不需要重新标定。可以提升系统的追踪定位精度，并极大的简化了系统，提升了系统的灵活性。

技术领域

本发明涉及算法和定位系统技术领域，尤其涉及采用多目摄像头免标定外参进行机器人行走轨迹定位的系统。

背景技术

自主移动机器人在各个领域已经普及，比如家用的清洁机器人，商用的送餐机器人等。其中机器人的定位、建图和导航系统是自主移动机器人的基础。测试机器人在移动过程中的实时位置是评估、优化机器人SLAM(实时定位与建图)的基础。在外部环境搭建一套方便和准确的轨迹追踪系统有利于测试机器人的SLAM系统，测试清洁机器人的清洁覆盖率，测试机器人的导航规划系统，优化机器人的行走效率等。一个广角摄像头在3米远距离可以覆盖16平米到25平米左右，再大的范围需要用两个或者多个摄像头进行追踪定位；即使范围不大，但是在不同的区域，单个摄像头会有盲区，也需要用多个摄像头进行追踪。通常多个摄像头需要标定摄像头之间的外参，也就是摄像头之间的相对位姿。之后还需要做相机和场地平面做外参标定。外参标定在摄像头位置发生轻微变化就需要重新进行，以保证测量出的精度。外参标定通常比较耗时，只有测量发现问题时才能知道标定的是否准确。给定位追踪系统带来复杂性和造成较大误差。

因此，我们提出了采用多目摄像头免标定外参进行机器人行走轨迹定位的系统用于解决上述问题。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中存在外参标定通常比较耗时，只有测量发现问题时才能知道标定的是否准确。给定位追踪系统带来复杂性和造成较大误差的缺点，而提出的采用多目摄像头免标定外参进行机器人行走轨迹定位的系统。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

采用多目摄像头免标定外参进行机器人行走轨迹定位的系统，包括固定硬件模块、内参标定模块、追踪求解模块、拼接模块和测试模块，所述固定硬件模块和内参标定模块连接，且追踪求解模块分别与固定硬件模块和内参标定模块连接，所述追踪求解模块与拼接模块连接，且拼接模块和测试模块连接。

优选的，所述固定硬件模块包括多个追踪相机和标记点。

优选的，所述追踪相机采用具有图形采集功能的相机。

优选的，所述标记点采用二维码或棋盘格，且标记点粘贴在被测试机器人上，并可以被追踪相机完整观察到。

优选的，所述内参标定模块用于给多个追踪相机分别做内参标定。

优选的，所述内参标定模块采用张正友标定法来标定追踪相机的内参。

优选的，所述追踪求解模块用于针对单个追踪相机，分别通过图像追踪外部标记点，并求解出标记点在测试平面内的轨迹，其具体包括以下步骤：

S1：通过算法识别出标记点；

S2：通过算法求解出标记点在相机平面下的位姿；

S3：计算机器中心在相机坐标系下的空间位置；

S4：通过算法求解出机器中心在测试平面下的坐标。

优选的，所述拼接模块用于通过算法拼接多个追踪相机的测试数据，得到完整轨迹，其具体包括以下步骤：

S1：通过时间戳找到多个追踪相机中两两之间的重叠的轨迹点；