本发明涉及机器人导航领域，具体涉及一种基于视觉的机器人导航过门方法。
背景技术：
近年来，随着视觉传感器的普及相关技术的提升，使用视觉传感器识别环境中的物体成为可能并具有成本低，运算速率较快等优势。针对视觉传感器识别门或者环境中其他物体，有人提出了增强学习的方法来获得门和机器人的相对位姿从而对机器人进行导航，完成机器人的过门任务。但是这种方法是基于学习的算法，需要大量样本并训练较长时间，而且识别率很大程度上取决于所训练样本的丰富性，如果样本选择不够丰富将不能适应各种各样的门识别。有人使用霍夫变换对图像进行提取直线处理，从而使用基于模型的方法估算门和机器人的相对位姿，这种算法虽然不依赖于样本，但是误差较大，算法较复杂。还有一些算法使用图像处理相关方面的算法，效率较低，成功率有限。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供了一种基于视觉的机器人导航过门方法，基于双目视觉传感器、三维数字罗盘以及二维激光雷达通过里程计进行机器人的全局位置信息的获取，从而可以控制机器人精确的实现过门的运动。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：
一种基于视觉的机器人导航过门方法，包括如下步骤：
S1、根据用户指令确定机器人所要通过的门，启动图像采集模块进行目标图像数据的采集；
S2、采用双边滤波和分段线性变换算法分别进行图像去噪和图像增强预处理；并采用迭代自适应阈值分割法进行图像二值化处理；然后基于连通分量外接矩形的长宽比进行门的形状识别，完成门目标的检测和识别；
S3、通过二维激光雷达进行门离开机器人距离的检测，并进行周围障碍物的实时检测；
S4、基于机器人内置的三维数字罗盘进行机器人当前时刻位置和姿态参数的获取；
S5、根据门目标的检测和识别结果以及机器人当前时刻的位置和姿态参数、门距机器人的距离数据以及障碍物的检测结果通过里程计进行机器人行走路径的确定。
优选地，所述里程计内设有
物理模型构建模块，用于根据门目标的检测和识别结果以及机器人当前时刻的位置和姿态参数、门距机器人的距离数据以及障碍物的检测结果基于预设的路径算法进行机器人行走路径物理模型的构建；
虚拟参数作动模块，用于与物理模型构建模块中的各元素建立关系后，在指定的范围内对参数进行变动，从而驱动各种仿真分析方法针对不同的参数进行计算求解；
虚拟参数模块，为在所建立的物理模型中插入能达到直接获取相应的结果或信息目标的逻辑单元；
仿真分析模块，用于输入可以分解为路线设计变量、路线设计目标和路线设计约束的参数、算法，并将输入参数、算法划分为单元、特性和载荷，分别作用到指定的模块上；
所述虚拟参数作动模块通过循环执行仿真分析模块，将结果反馈给仿真分析模块，仿真分析模块提取结果，并将结果发送到所述虚拟参数模块，所述虚拟参数模块接收结果并自动显示结果数据。
优选地，所述里程计内还设有一
坐标标定模块，用于根据机器人当前时刻的位置和姿态参数、门距机器人的距离数据分别进行当前时刻机器人和门在全局坐标系内坐标数据的获取和标定。
优选地，通过双目视觉传感器及激光雷达来检测机器人周围环境的障碍信息，并通过三维数字罗盘掌握自身的姿态信息，实现机器人的避障及越障。
优选地，所述仿真分析模块内所有的设计变量、设计目标以及设计约束均与虚拟参数作动模块中相关元素有着直接或间接的对应关系。
本发明具有以下有益效果：
基于双目视觉传感器、三维数字罗盘以及二维激光雷达通过里程计进行机器人的全局位置信息的获取，从而控制机器人精确的实现过门的运动。基于路线物理模型的构建，通过虚拟参数作动模块、虚拟参数模块和仿真分析模块的自定义，可以直接进行各路线参数的获取，大大提高了里程计运算的速度。
附图说明
图1为本发明实施例一种基于视觉的机器人导航过门方法的流程图。
具体实施方式
为了使本发明的目的及优点更加清楚明白，以下结合实施例对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1所示，本发明实施例提供了一种基于视觉的机器人导航过门方法，包括如下步骤：
S1、根据用户指令确定机器人所要通过的门，启动图像采集模块进行目标图像数据的采集；
S2、采用双边滤波和分段线性变换算法分别进行图像去噪和图像增强预处理；并采用迭代自适应阈值分割法进行图像二值化处理；然后基于连通分量外接矩形的长宽比进行门的形状识别，完成门目标的检测和识别；
S3、通过二维激光雷达进行门离开机器人距离的检测，并进行周围障碍物的实时检测；
S4、基于机器人内置的三维数字罗盘进行机器人当前时刻位置和姿态参数的获取；
S5、根据门目标的检测和识别结果以及机器人当前时刻的位置和姿态参数、门距机器人的距离数据以及障碍物的检测结果通过里程计进行机器人行走路径的确定。
优选地，所述里程计内设有
物理模型构建模块，用于根据门目标的检测和识别结果以及机器人当前时刻的位置和姿态参数、门距机器人的距离数据以及障碍物的检测结果基于预设的路径算法进行机器人行走路径物理模型的构建；
虚拟参数作动模块，用于与物理模型构建模块中的各元素建立关系后，在指定的范围内对参数进行变动，从而驱动各种仿真分析方法针对不同的参数进行计算求解；
虚拟参数模块，为在所建立的物理模型中插入能达到直接获取相应的结果或信息目标的逻辑单元；
仿真分析模块，用于输入可以分解为路线设计变量、路线设计目标和路线设计约束的参数、算法，并将输入参数、算法划分为单元、特性和载荷，分别作用到指定的模块上；所述仿真分析模块内所有的设计变量、设计目标以及设计约束均与虚拟参数作动模块中相关元素有着直接或间接的对应关系；
所述虚拟参数作动模块通过循环执行仿真分析模块，将结果反馈给仿真分析模块，仿真分析模块提取结果，并将结果发送到所述虚拟参数模块，所述虚拟参数模块接收结果并自动显示结果数据。
优选地，所述里程计内还设有一
坐标标定模块，用于根据机器人当前时刻的位置和姿态参数、门距机器人的距离数据分别进行当前时刻机器人和门在全局坐标系内坐标数据的获取和标定。
优选地，通过双目视觉传感器及激光雷达来检测机器人周围环境的障碍信息，并通过三维数字罗盘掌握自身的姿态信息，实现机器人的避障及越障。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。