专利名称：一种室内机器人视觉自主定位方法
技术领域：
本发明属于机器人视觉定位与导航技术领域，特别是一种室内机器人的自主定位的方法。
背景技术：
目前移动体定位问题是机器人控制的一个难点和热点问题，对于室外而言，有GPS作为定位手段可以满足一般的刚性需求，然后对于室内机器人，由于其定位精度要求高，定位难度相对增大，相对定位方法误差比较大或者造价比较高。一种室内移动体的自主定位方法是将数字摄像头采用上视的方式，固定在移动体上，构成数字图像采集单元，通过数字图像采集单元采集圆形标志点的图像信息，由数字图像处理单元进行处理得到标志点的位 置坐标，从而间接判断移动体自身的位置坐标和运动方向。目前的视觉定位方式采用的全局定位的方式，利用视觉进行全局定位的方法在室内应用中相对比较广泛，但是视觉全局定位的方式相对而言需要独立的服务器进行信息处理，定位的实时性相对较差，对于要求较高的机器人尤其是多个机器人的实时定位不能满足。经过对现有文献的检索发现，中国专利申请号为201110223572，名称为机器鱼红外视觉定位系统，提供了一种基于红外摄像头采集机器人上面红外点信息进行定位的方法，是利用全局定位方式进行的处理，中国专利申请号为200710051446，名称为一种机器视觉定位方法，利用双摄像头图像拼接技术，实现更大范围的室内移动体定位问题，其本质上仍然是全局定位的一种方法。以上专利均未就室内移动的自主定位方法进行论述。
发明内容
本发明的目的在于提供一种不使用全局定位计算机、成本低的一种室内机器人视觉自主定位方法。本发明主要是在室内天花板上固定四种不同颜色的圆形标志点，最好四个圆形标志点排列组成正方形。通过室内机器人处理室内顶部四种不同颜色的标志点信息，得到机器人位置信息，进而反向获知机器人自身的位置信息和运动方向信息，从而为室内机器人的定位提供一种简便、易行、低成本的方法。本发明是通过以下技术方案实现的本发明包括一个室内机器人、一个数字图像采集单元、一个数字图像处理单元和一套四种颜色圆形标志点，其中，室内机器人是定位主体，也是数字图像采集单元和数字图像处理单元的移动载体，数字图像采集单元为摄像头，其可采用任何摄像头，采集天花板上的圆形标志点；天花板上的圆形标志点共计4个，其作为室内机器人定位参考点使用，采用圆形标记点便于计算标记点中心坐标，其中以对角线方向两个标志点为一对，两个对角线交叉处设定为机器人定位的原点，四个标志点构成边长为L的正方形，在摄像头视场角固定的情况下，L与室内房间的高度H和机器人运动的范围半径r有关，L为可调节量，以满足在任一位置，机器人都可以采集到至少两个标志点的位置信息；数字图像处理单元获取四种颜色标志点在数字图像采集单元成像平面上的位置，通过坐标的映射和变换，反向判断出机器人自身的位置信息和运动方向信息。其变换方法为
权利要求
1.一种室内机器人视觉自主定位方法，其包括一个室内机器人、一个数字图像采集单元、一个数字图像处理单元、一套四种颜色圆形标志点，其特征在于机器人是数字图像采集单元与数字图像处理单元的载体，数字图像采集单元采集天花板上的四种颜色圆形标志点的数字图像信息，并将采集的数字图像信息发送给数字图像处理单元，数字图像处理单元根据数字图像采集单元获取的图像信息，分析标志点在成像平面上的相对位置，利用四种颜色标志点的相对位置坐标，反向推导出室内机器人自身的位置信息与运动方向信息，进而将信息交给机器人。
2.根据权利要求I所述的室内机器人视觉自主定位方法，其特征在于在室内天花板处固定四种颜色的圆形标志点，标志点排列成为正方形。
3.根据权利要求I或2所述的室内机器人视觉自主定位方法，其特征在于数字图像采集单元可采用任何摄像头。
全文摘要
一种室内机器人视觉自主定位方法，其包括一个室内机器人、一个数字图像采集单元、一个数字图像处理单元、一套四种颜色圆形标志点，其特征在于机器人是数字图像采集单元与数字图像处理单元的载体，数字图像采集单元采集天花板上的四种颜色圆形标志点的数字图像信息，并将采集的数字图像信息发送给数字图像处理单元，数字图像处理单元根据数字图像采集单元获取的图像信息，分析标志点在成像平面上的相对位置，利用四种颜色标志点的相对位置坐标，反向推导出室内机器人自身的位置信息与运动方向信息，进而将信息交给机器人。本发明的方法简单、操作方便、成本低廉。
文档编号G01C11/00GK102735217SQ201210197018
公开日2012年10月17日 申请日期2012年6月14日 优先权日2012年6月14日
发明者关新平, 王帅, 王怀宝, 糜伟, 罗小元 申请人:燕山大学