一种基于视觉路标的室内移动机器人定位方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN107832661A(43)申请公布日2018.03.23(21)申请号201710887670.3G06K9/48(2006.01)(22)申请日2017.09.27G01C21/20(2006.01)G01C21/34(2006.01)(71)申请人南通大学地址226019江苏省南通市啬园路9号(72)发明人徐一鸣刘成成顾菊平陆观张娟华亮陈峰朱建红戴秋霞顾海峰(74)专利代理机构南通市永通专利事务所(普通合伙)32100代理人葛雷(51)Int.Cl.G06K9/00(2006.01)G06K9/34(2006.01)G06K9/40(2006.01)G06K9/46(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图2页(54)发明名称一种基于视觉路标的室内移动机器人定位方法(57)摘要本发明公开了一种基于视觉路标的室内移动机器人定位方法，先对拍摄到的视觉路标图像做二值化，腐蚀膨胀，图像增强处理，然后进行中值滤波处理；通过canny边缘检测算法，将路标轮廓提取出来进行路标与背景的分割；通过Hough变换算法和透视变换算法，对提取出来的路标进行旋转和倾斜矫正；通过基于最小二乘法的椭圆拟合算法，检测出路标内部3个圆环的外轮廓线，利用检测到的圆环外轮廓线将3个圆环分别分割出来；通过随机Hough变换算法分别检测每个圆环中的圆弧，然后利用圆弧的半径和弦长信息计算圆弧对应的圆心角；利用所获得的路标位置信息和摄像头自身的参数信息，计算得到室内机器人自身的位置。本发明具有成本低、扩展性强的优点。CN107832661ACN107832661A权利要求书1/1页1.一种基于视觉路标的室内移动机器人定位方法，其特征是：基于所设计的视觉路标内部有3个圆环，每个圆环分为不均等的4份，每份的圆弧弧长不等，所对应的圆心角大小也不同，因此利用圆心角来对信息进行编码，则路标有13*13*13种类型，足以满足普通公寓和工厂的位置标定，而且便于下列算法的识别，实时执行以下步骤，通过识别视觉路标读取路标编码信息实现机器人自定位；步骤1）先对拍摄到的视觉路标图像做二值化，腐蚀膨胀，图像增强处理，然后进行中值滤波处理，从而达到图像增强和去噪的目的；步骤2）通过canny边缘检测算法，将路标轮廓提取出来进行路标与背景的分割，从而将路标提取出来；步骤3）通过Hough变换算法和透视变换算法，对提取出来的路标进行旋转和倾斜矫正；步骤4）通过基于最小二乘法的椭圆拟合算法，检测出路标内部3个圆环的外轮廓线，利用检测到的圆环外轮廓线将3个圆环分别分割出来；步骤5）通过随机Hough变换算法分别检测每个圆环中的圆弧，然后利用圆弧的半径和弦长信息计算圆弧对应的圆心角，从而对路标进行识别，获取路标的位置信息；步骤6）利用所获得的路标位置信息和摄像头自身的参数信息，通过成像原理实现成像坐标系，图像坐标系，摄像机坐标系和世界坐标系的转换，从而计算得到室内机器人自身的位置。2.根据权利要求1所述一种基于视觉路标的室内移动机器人定位方法，其特征是：先对视觉路标图像进行图像预处理和中值滤波处理，达到图像增强和去噪的效果，减小了光照变化等外界环境造成的干扰。3.根据权利要求1所述一种基于视觉路标的室内移动机器人定位方法，其特征是：通过Hough变换算法和仿射变换算法对路标图像进行旋转和倾斜矫正，从而获得特征更加明显，更易识别的路标图像。4.根据权利要求3所述一种基于视觉路标的室内移动机器人定位方法，其特征是：通过canny边缘检测算法提取路标轮廓，然后将路边与背景分割，进而将路标提取出来。5.根据权利要求1所述一种基于视觉路标的室内移动机器人定位方法，其特征是：通过随机Hough变换算法检测出路标内部圆弧，进而利用圆弧的半径和弦长计算圆弧所对应的圆心角，从而实现对路标的解码，获得路标的位置信息。6.根据权利要求5所述一种基于视觉路标的室内移动机器人定位方法，其特征是：通过基于最小二乘法的椭圆拟合算法检测出路标内部3个圆环的外轮廓线，进而将3个圆环分别分割出来。7.根据权利要求1至6中任意一项所述一种基于视觉路标的室内移动机器人定位方法，其特征是：所设计的视觉路标内部包含3个圆环，每个圆环分为不均等的4份，每份的圆弧弧长不等，所对应的圆心角大小也不同，因此利用圆心角来对信息进行编码，可以更加准确的识别路标。2CN107832661A说明书1/4页一种基于视觉路标的室内移动机器人定位方法技术领域[0001]本发明涉及一种基于视觉路标的室内移动机器人定位方法，属于数字图像处理技术领域。背景技术[0002]机器人的精准定位是移动机器人实现自主导航的基础，虽然近几年全球定位系统GPS应用广泛，但是不能用于室内机器人定位。常用的室