专利名称：基于圆形路标成像分析的机器人视觉定位方法
技术领域：
本发明属于机器人视觉定位领域。
背景技术：
移动体在缺乏类似GPS定位的环境下的视觉定位一直是机器人领域ー个重要的研究方向，这种不依靠全局定位系统的定位方式拥有非常广阔的应用前景。 在移动机器人上，利用超声或者激光测距传感器检测机器人周围环境信息，根据预先绘制的地图进行匹配，可以对机器人进行定位。这种定位的精度依赖传感器的精度，是ー种被广泛使用的定位方法。但是，这种定位方法在一些情况下依然存在问题。当周围环境变化剧烈的情况下，这种依赖环境位置的定位方法将不再适用；当广阔环境下环境位置信息超出传感器检测范围时，该定位方法将无法正确定位；当环境中存在多个环境位置信息相同获相似的位置时，这种定位方法很可能导致错误的定位。另ー种通过视觉传感器获得机器人周围环境信息，然后通过与数据库中的数据对比来确定机器人的位置。这种定位方法同时依赖移动机器人的环境信息，上述环境信息变化或者不足导致定位失败的因素也会对该定位方法产生影响。另外，这种定位方法检测过程缓慢，匹配算法复杂，计算量大，数据库消耗的存储量大，很难做到实时的定位和导航。在视觉导航和定位中，一种可靠实用的方法就是利用路标。自然路标在样式和放置位置上都存在诸多局限，导致该方法的实用性和可扩展性都不强；而人工路标通过特殊的设计和摆放，能够提供很好的灵活性，其检测过程也更加具有鲁棒性。专利《一种基于顔色路标的移动机器人视觉导航方法》(公开号CN 101619984A)中也利用的顔色路标进行定位。但该专利采用的是圆柱形路标，通过单ー的路标只能获得机器人与该路标的距离，无法获得角度信息。这种方法需要多个有不同编号的人工路标完成定位任务，路标放置复杂，识别任务繁多，定位计算量大。专利《基于单个路标的视觉导航定位和导航方法》(公开号CN101660908A)利用单个路标进行定位。但该专利使用的路标图案复杂，而且在路标检测过程中采用的是模版匹配的方法。这种方法难于适应室外各种光照环境，在成像质量不理想时难以获得正确的识别结果，这导致该定位方法使用范围局限，缺乏鲁棒性。
发明内容
本发明针对与当前移动体视觉导航定位技术过度依赖环境信息、计算量大、鲁棒性不强等缺点，提出了一种经济、快速、可靠的依靠特定设计的人工路标的视觉定位方法。该方法可以用于移动机器人在预设路线行驶过程中的定位任务，并且已经在视觉导航机器人上实践。本发明的特征在于，依次含有以下步骤步骤(1)，设计并放置标识步骤(1.1)，设计标识
标识呈圆形，直径为20公分，在标识边缘处设有宽度为4公分的黄色边缘，标识的内部为黑色；步骤(I. 2)，标识放置于道路右侧，标识的位置为0(x，y)，标识的中心与包含在移动机器人在内的CCD摄像头同高，以使在移动机器人行进过程中标识始終在移动机器人的视野中；步骤(2)，在计算机中依次执行以下步骤步骤(2. I),特定颜色边缘的提取步骤(2. I. I),把从所述C⑶摄像头载入的RGB颜色图像转换为灰度图像，用I表示灰度值
权利要求
1.基于圆形路标成像分析的机器人视觉定位的方法，其特征在于，依次含有以下步骤 步骤(I)，设计并放置标识 步骤(L I),设计标识 标识呈圆形，直径为20公分，在标识边缘处设有宽度为4公分的黄色边缘，标识的内部为黑色； 步骤(I. 2),标识放置于道路右侧,标识的位置为0(x, y),标识的中心与包含在移动机器人在内的CCD摄像头同高，以使在移动机器人行进过程中标识始终在移动机器人的视野中； 步骤(2)，在计算机中依次执行以下步骤 步骤(2. I)，特定颜色边缘的提取 步骤(2. I. I)，把从所述CCD摄像头载入的RGB颜色图像转换为灰度图像，用I表示灰度值
全文摘要
基于圆形路标成像分析的机器人视觉定位的方法属于机器人视觉定位领域，其特征在于含有以下步骤设计并放置圆形的道路标识，标识识别包含特定颜色边缘拟合、RANSAC椭圆拟合以及标识检验三个步骤，最后进行移动体机器人定位等步骤，具有只需单个路标完成定位，路标样式简单，检测过程快且能用于室外光照条件下以及定位快速简单的优点。
文档编号G01C11/00GK102679960SQ20121014407
公开日2012年9月19日 申请日期2012年5月10日 优先权日2012年5月10日
发明者杨昉, 王宏 申请人:清华大学