基于地面特征的移動(dòng)機(jī)器人的自主精確定位系統(tǒng)及方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了基于地面特征的移動(dòng)機(jī)器人的自主精確定位系統(tǒng)，包括安裝在移動(dòng)機(jī)器人內(nèi)部的定位控制器、圖像采集攝像頭，其中：所述定位控制器包括微處理器與通訊接口，所述的微處理器設(shè)置數(shù)字地圖模塊、圖像處理模塊、圖像匹配模塊；通訊接口與圖像采集攝像頭相連接，微處理器通過(guò)通訊接口控制圖像采集攝像頭對(duì)移動(dòng)機(jī)器人預(yù)設(shè)活動(dòng)區(qū)域的地面圖像進(jìn)行圖像采集；所述數(shù)字地圖模塊用于對(duì)圖像采集攝像頭采集的機(jī)器人預(yù)設(shè)活動(dòng)區(qū)域的多幅地面圖像進(jìn)行拼接成全景圖像，并標(biāo)記物理坐標(biāo)信息；本發(fā)明通過(guò)采集地面圖像，經(jīng)過(guò)圖像處理與圖像匹配方式實(shí)現(xiàn)定位，適用范圍廣，定位精度高。
【專利說(shuō)明】
基于地面特征的移動(dòng)機(jī)器人的自主精確定位系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明屬于移動(dòng)機(jī)器人定位領(lǐng)域，尤其涉及基于地面特征的移動(dòng)機(jī)器人的自主精 確定位系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 室內(nèi)定位的實(shí)用性和必要性在一些特定場(chǎng)合已經(jīng)日趨顯著，其應(yīng)用前景廣闊，具 有較大的拓展空間，其應(yīng)用范圍廣泛，在復(fù)雜環(huán)境下，如圖書(shū)館，體育館，地下車(chē)庫(kù)，貨品倉(cāng) 庫(kù)等都可以實(shí)現(xiàn)對(duì)人員以及物品的快速定位，例如，在自動(dòng)化生產(chǎn)和倉(cāng)儲(chǔ)管理中應(yīng)用移動(dòng) 機(jī)器人，室內(nèi)移動(dòng)機(jī)器人精確識(shí)別當(dāng)前位置，從而精確地組裝產(chǎn)品、傳輸和搬運(yùn)產(chǎn)品。目前， 室內(nèi)移動(dòng)機(jī)器人定位方法一般有幾種：超聲波定位、紅外線定位、超寬帶定位、測(cè)距法、二維 碼/條形碼定位方法。
[0003] 超聲波定位目前大多數(shù)采用反射式測(cè)距法。系統(tǒng)由一個(gè)主測(cè)距器和若干個(gè)電子標(biāo) 簽組成，主測(cè)距器可放置于移動(dòng)機(jī)器人本體上，各個(gè)電子標(biāo)簽放置于室內(nèi)空間的固定位置。 定位過(guò)程如下：先由上位機(jī)發(fā)送同頻率的信號(hào)給各個(gè)電子標(biāo)簽，電子標(biāo)簽接收到后又反射 傳輸給主測(cè)距器，從而可以確定各個(gè)電子標(biāo)簽到主測(cè)距器之間的距離，并得到定位坐標(biāo)。目 前，比較流行的基于超聲波室內(nèi)定位的技術(shù)為在移動(dòng)機(jī)器人身上4個(gè)朝向安裝4個(gè)超聲波 傳感器，將待定位空間分區(qū)，由超聲波傳感器測(cè)距形成坐標(biāo)，總體把握數(shù)據(jù)，抗干擾性強(qiáng)，精 度高，而且可以解決機(jī)器人迷路問(wèn)題。定位精度：超聲波定位精度可達(dá)厘米級(jí)，精度比較高。 缺陷：超聲波在傳輸過(guò)程中衰減明顯從而影響其定位有效范圍。
[0004] 紅外線是一種波長(zhǎng)間于無(wú)線電波和可見(jiàn)光波之間的電磁波。典型的紅外線室內(nèi) 定位系統(tǒng)Activebadges使待測(cè)物體附上一個(gè)電子標(biāo)識(shí)，該標(biāo)識(shí)通過(guò)紅外發(fā)射機(jī)向室內(nèi)固 定放置的紅外接收機(jī)周期發(fā)送該待測(cè)物唯一 ID，接收機(jī)再通過(guò)有線網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)傳輸給數(shù)據(jù) 庫(kù)。這個(gè)定位技術(shù)功耗較大且常常會(huì)受到室內(nèi)墻體或物體的阻隔，實(shí)用性較低。如果將紅 外線與超聲波技術(shù)相結(jié)合也可方便地實(shí)現(xiàn)定位功能。用紅外線觸發(fā)定位信號(hào)使參考點(diǎn)的超 聲波發(fā)射器向待測(cè)點(diǎn)射超聲波，應(yīng)用Τ0Α基本算法，通過(guò)計(jì)時(shí)器測(cè)距定位。一方面降低了功 耗，另一方面避免了超聲波反射式定位技術(shù)傳輸距離短的缺陷。使得紅外技術(shù)與超聲波技 術(shù)優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)。定位精度：5至10m。缺陷：紅外線在傳輸過(guò)程中易于受物體或墻體阻隔且傳 輸距離較短，定位系統(tǒng)復(fù)雜度較高，有效性和實(shí)用性較其它技術(shù)仍有差距。
[0005] 測(cè)距法也稱推算法，其通過(guò)兩個(gè)輪子加裝的編碼器測(cè)出微小距離，計(jì)算出移動(dòng)機(jī) 器人位置和姿態(tài)的變化量，通過(guò)累加，實(shí)現(xiàn)移動(dòng)機(jī)器人的自動(dòng)定位。但是，一旦車(chē)輪行進(jìn)過(guò) 程中出現(xiàn)打滑空轉(zhuǎn)現(xiàn)象，由于編碼器的輸出不能修正這一誤差，所以，隨著時(shí)間的推移，將 會(huì)加大誤差累計(jì)，導(dǎo)致定位精度的降低，因此，測(cè)距法只適應(yīng)于一段相當(dāng)短的距離。
[0006] 二維碼/條形碼移動(dòng)機(jī)器人定位方法通常是在每個(gè)二維碼/條形碼標(biāo)簽上印制若 干個(gè)二維碼/條形碼，每個(gè)條形碼數(shù)據(jù)由兩部分組成：絕對(duì)地址碼和位置偏移碼，絕對(duì)地址 碼用于定位該標(biāo)簽在室內(nèi)環(huán)境中的實(shí)際地理位置，位置偏移碼用于確定該標(biāo)簽上各個(gè)二維 碼/條形碼之間的偏移量，每個(gè)標(biāo)簽上各個(gè)二維碼/條形碼上的絕對(duì)地址碼是相同的，代表 整個(gè)標(biāo)簽在室內(nèi)的地理位置，各個(gè)二維碼/條形碼之間的相對(duì)位置用各自的偏移量表示。 條碼掃描槍每次掃描得到一個(gè)完整的條碼，當(dāng)掃描范圍出現(xiàn)空白區(qū)時(shí)，通過(guò)對(duì)第1個(gè)空白 區(qū)左右兩側(cè)的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行拼接而獲得一個(gè)完整的條碼數(shù)據(jù)。當(dāng)用以上方法定位移動(dòng)機(jī)器 人位置時(shí)，是將標(biāo)簽的位置（絕對(duì)位置）、條碼的位置（相對(duì)位置）、條碼掃描槍位置（相對(duì) 位置）這三個(gè)數(shù)據(jù)疊加，最終得到移動(dòng)機(jī)器人在室內(nèi)實(shí)際地理位置。但是，該方法仍然有以 下不足：二維碼/條形碼識(shí)讀速度低，不適合于高效率的移動(dòng)機(jī)器人領(lǐng)域；二維碼/條形碼 布局結(jié)構(gòu)難以實(shí)現(xiàn)全方位識(shí)讀；容錯(cuò)能力差，對(duì)環(huán)境要求高、成本高，不利于推廣使用。由于 一維碼沒(méi)有糾錯(cuò)碼字并且添加在數(shù)據(jù)碼字序列后，使得符號(hào)在遇到損壞時(shí)丟失數(shù)據(jù)，當(dāng)二 維碼/條形碼長(zhǎng)期使用后出現(xiàn)磨損，或由于地面凹凸不平，二維碼/條形碼彎曲時(shí)，都不能 正常識(shí)讀數(shù)據(jù)。
[0007] 本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種高速讀取、全方位識(shí)讀且定位 精確的基于地面特征的移動(dòng)機(jī)器人的自主精確定位系統(tǒng)及方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種定位準(zhǔn)確、穩(wěn)定性強(qiáng)且便于實(shí) 施的基于地面特征的移動(dòng)機(jī)器人的自主精確定位系統(tǒng)及方法。本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題是采 取以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：
[0009] 基于地面特征的移動(dòng)機(jī)器人的自主精確定位系統(tǒng)，包括安裝在移動(dòng)機(jī)器人內(nèi)部的 定位控制器、圖像采集攝像頭，其中：
[0010] 所述定位控制器包括微處理器與通訊接口，所述的微處理器設(shè)置數(shù)字地圖模塊、 圖像處理模塊、圖像匹配模塊；
[0011] 通訊接口與圖像采集攝像頭相連接，微處理器通過(guò)通訊接口控制圖像采集攝像頭 對(duì)移動(dòng)機(jī)器人預(yù)設(shè)活動(dòng)區(qū)域的地面圖像進(jìn)行圖像采集；
[0012] 所述數(shù)字地圖模塊用于對(duì)圖像采集攝像頭采集的機(jī)器人預(yù)設(shè)活動(dòng)區(qū)域的多幅地 面圖像進(jìn)行拼接成全景圖像，并標(biāo)記物理坐標(biāo)信息；
[0013] 圖像處理模塊與圖像匹配模塊分別用于對(duì)采集的實(shí)時(shí)圖像進(jìn)行處理與匹配，實(shí)現(xiàn) 移動(dòng)機(jī)器人的精確定位；
[0014] 還包括與微處理器連接的定位顯示模塊，用于在數(shù)字地圖中實(shí)時(shí)顯示機(jī)器人所處 位置。
[0015] 作為其中優(yōu)選方案，所述的通訊接口為網(wǎng)絡(luò)接口、USB接口或者1394接口。
[0016] 基于地面特征的室內(nèi)移動(dòng)機(jī)器人的自主精確定位方法，包括系統(tǒng)初始化與實(shí)時(shí)定 位的步驟，其中，
[0017] 系統(tǒng)初始化的過(guò)程如下：
[0018] S1 :圖像采集攝像頭采集移動(dòng)機(jī)器人預(yù)設(shè)活動(dòng)區(qū)域的多幅圖像通過(guò)通訊接口上傳 至微處理器；
[0019] S2 :微處理器的圖像處理模塊將其拼接為移動(dòng)機(jī)器人預(yù)設(shè)活動(dòng)區(qū)域的全景圖像；
[0020] S3 :數(shù)字地圖模塊設(shè)定坐標(biāo)原點(diǎn)，并標(biāo)記地面圖像對(duì)應(yīng)的物理坐標(biāo)；
[0021] S4:數(shù)字地圖模塊建立移動(dòng)機(jī)器人預(yù)設(shè)活動(dòng)區(qū)域全景圖像的含有坐標(biāo)信息的數(shù)字 地圖；
[0022] 實(shí)時(shí)定位過(guò)程如下：
[0023] A :地面圖像采集攝像頭，實(shí)時(shí)采集機(jī)器人所在位置地面的圖像；
[0024] B :圖像處理模塊對(duì)采集的地面圖像進(jìn)行灰度化、除噪處理、特征點(diǎn)提取；
[0025] C:圖像匹配模塊提取地面圖像的特征，并在數(shù)字地圖中搜索符合其圖像特征的物 理坐標(biāo)；
[0026] D :圖像顯示模塊實(shí)時(shí)顯示機(jī)器人在數(shù)字地圖中所處位置。
[0027] 本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和積極效果是：
[0028] 第一、本定位系統(tǒng)在移動(dòng)機(jī)器人上安裝地面圖像采集攝像頭，采集移動(dòng)機(jī)器人預(yù) 設(shè)活動(dòng)區(qū)域的圖像并建立含有物理坐標(biāo)信息的數(shù)字地圖，并通過(guò)圖像處理與圖像匹配方式 實(shí)現(xiàn)定位，適用范圍廣，定位精度高；
[0029] 第二、本定位方法不依賴于二維碼、條形碼、電子標(biāo)簽等輔助設(shè)備，依靠對(duì)地面圖 像的采集與識(shí)別即完成定位，增強(qiáng)了移動(dòng)機(jī)器人室內(nèi)定位技術(shù)的普及性、易用性和使用效 果；
[0030] 第三、本發(fā)明設(shè)計(jì)合理，通過(guò)與運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)配合使用，使機(jī)器人運(yùn)行平穩(wěn)，不再 出現(xiàn)以前運(yùn)行過(guò)程中的大幅度抖動(dòng)現(xiàn)象，運(yùn)行方向明確，取得了移動(dòng)機(jī)器人定位的突出效 果和顯著進(jìn)步。
【附圖說(shuō)明】
[0031] 圖1為本發(fā)明基于地面特征的移動(dòng)機(jī)器人的自主精確定位系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0032] 圖2為實(shí)施例1的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0033] 圖3為實(shí)施例1中采集的位置A的地面圖像；
[0034] 圖4為實(shí)施例1中采集的位置B的地面圖像。
[0035] 其中：
[0036] 1 :圖像采集攝像頭；2 :地面全景圖像；3 :采集的位置A的地面圖像；4 :采集的位 置B的地面圖像。
【具體實(shí)施方式】
[0037] 以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明實(shí)施例做進(jìn)一步詳述：
[0038] 如圖1所示，基于地面特征的移動(dòng)機(jī)器人的自主精確定位系統(tǒng)，包括安裝在移動(dòng) 機(jī)器人內(nèi)部的定位控制器、圖像采集攝像頭，其中：所述定位控制器包括微處理器與通訊接 口，所述的通訊接口為網(wǎng)絡(luò)接口、USB接口或者1394接口。所述的微處理器設(shè)置數(shù)字地圖模 塊、圖像處理模塊、圖像匹配模塊；通訊接口與圖像采集攝像頭相連接，微處理器通過(guò)通訊 接口控制圖像采集攝像頭進(jìn)行圖像采集、接收?qǐng)D像數(shù)據(jù)并通過(guò)圖像處理模塊與圖像匹配模 塊實(shí)現(xiàn)移動(dòng)機(jī)器人的精確定位；所述地面圖像采集攝像頭通過(guò)通訊接口與微處理器連接， 用于實(shí)時(shí)采集機(jī)器人所處位置的地面圖像并上傳至微處理器；還包括定位顯示模塊，所述 定位顯示模塊與微處理器連接，用于在數(shù)字地圖中實(shí)時(shí)顯示機(jī)器人所處位置。
[0039] 微處理器與運(yùn)動(dòng)控制模塊連接，運(yùn)動(dòng)控制模塊根據(jù)定位信息控制機(jī)器人移動(dòng)的方 向與速度，實(shí)現(xiàn)導(dǎo)航。
[0040] 實(shí)施例1 :
[0041] 下面以本實(shí)施例說(shuō)明基于地面特征的移動(dòng)機(jī)器人的自主精確定位系統(tǒng)的定位過(guò) 程，移動(dòng)機(jī)器人預(yù)設(shè)活動(dòng)區(qū)域的地面圖像2如圖2所示，
[0042] 先進(jìn)行系統(tǒng)初始化，其過(guò)程如下：
[0043] S1 :圖像采集攝像頭1采集移動(dòng)機(jī)器人預(yù)設(shè)活動(dòng)區(qū)域的多幅圖像通過(guò)通訊接口上 傳至微處理器；
[0044] S2:微處理器的圖像處理模塊將其拼接為移動(dòng)機(jī)器人預(yù)設(shè)活動(dòng)區(qū)域的全景圖像， 其原理是基于單幅圖像基本處理的基礎(chǔ)上，進(jìn)行圖像配準(zhǔn)，建立變換模型，統(tǒng)一坐標(biāo)變換， 融合重構(gòu)，這幾個(gè)步驟，實(shí)現(xiàn)全景地圖的建立。圖像的視角基本固定，圖像之間的位置關(guān)系 大體確定，所以拼接的精準(zhǔn)度很高。
[0045] S3 :數(shù)字地圖模塊設(shè)定坐標(biāo)原點(diǎn)，并標(biāo)記地面圖像對(duì)應(yīng)的物理坐標(biāo)；
[0046] S4:數(shù)字地圖模塊建立移動(dòng)機(jī)器人預(yù)設(shè)活動(dòng)區(qū)域全景圖像的含有坐標(biāo)信息的數(shù)字 地圖；
[0047] 接著進(jìn)行實(shí)時(shí)定位，過(guò)程如下：
[0048] A :地面圖像采集攝像頭，實(shí)時(shí)采集機(jī)器人所在位置地面的圖像，如：圖像采集攝 像頭1在位置A實(shí)時(shí)采集地面圖像3,在位置B實(shí)時(shí)采集地面圖像4,分別如圖3、圖4所示。
[0049] B:圖像處理模塊對(duì)采集的地面圖像進(jìn)行灰度化、除噪處理、特征點(diǎn)提取，其處理過(guò) 程如下，
[0050] 1 :灰度化
[0051] 將圖像進(jìn)行灰度化處理，獲取灰度圖像，可以在最大限度保留原有圖像信息的基 礎(chǔ)上減小圖像的數(shù)據(jù)量，提高圖像處理速度。使用加權(quán)平均法進(jìn)行灰度化處理
[0052] 根據(jù)重要性及其它指標(biāo)，將三個(gè)分量以不同的權(quán)值進(jìn)行加權(quán)平均。按下式對(duì)RGB 三分量進(jìn)行加權(quán)平均能得到較合理的灰度圖像。
[0053] f (i, j) = 0. 30R(i, j)+0. 59G(i, j)+0. llB(i, j))
[0054] 2 :圖像去噪，紋理增強(qiáng)
[0055] 對(duì)地面紋理進(jìn)行分析，采用Canny邊緣檢測(cè)算法。Canny檢測(cè)算法基于Sobel算 子，核心是使用兩個(gè)不同閾值確定哪些點(diǎn)屬于輪廓：一個(gè)低值和一個(gè)高值。通過(guò)良好的邊緣 檢測(cè)，可以在圖像中清晰的描繪出地面的紋理邊緣線。
[0056] 3、特征點(diǎn)提取
[0057] 在不同圖像之間匹配特征時(shí)，我們采用SURF(Speed Up Robust Features)--加 速魯棒特征。
[0058] SURF的實(shí)現(xiàn)如下，首先對(duì)每個(gè)像素計(jì)算Hessian矩陣以得到特征，該矩陣測(cè)量一 個(gè)函數(shù)的局部曲率，定義如下：
[0060] 該矩陣的行列式給出曲率的強(qiáng)度，定義角點(diǎn)為具有較高局部曲率的圖像點(diǎn)（即 在多個(gè)方向具有高曲率）。由于該矩陣是二階導(dǎo)數(shù)組成的，它可以使用不同σ尺度的 Laplacian Gaussian核進(jìn)行計(jì)算，因此Hessian變成了三個(gè)變量的函數(shù)：H(x，y，〇)。當(dāng) Hessian值同時(shí)在空間域和尺度域上達(dá)到局部極大值時(shí)，即為該點(diǎn)的尺度不變特征。
[0061] C:圖像匹配模塊提取地面圖像的特征，并在數(shù)字地圖中搜索符合其圖像特征的物 理坐標(biāo)；
[0062] 平面上的點(diǎn)模式匹配的一般問(wèn)題是確定仿射變換下兩個(gè)點(diǎn)集是否匹配。現(xiàn)設(shè)第一 個(gè)點(diǎn)集為模型點(diǎn)，一共有η個(gè)點(diǎn)，第二個(gè)點(diǎn)集為圖象點(diǎn)，有m個(gè)點(diǎn)。設(shè)第二個(gè)點(diǎn)集是第一個(gè) 點(diǎn)集經(jīng)過(guò)某個(gè)仿射變換得到的，但由于噪聲的作用，點(diǎn)的相對(duì)位置有微小的變化，而且第一 個(gè)點(diǎn)集中可能有部分點(diǎn)（稱為缺少點(diǎn)）在第二個(gè)點(diǎn)集中找不到對(duì)應(yīng)點(diǎn)，第二個(gè)點(diǎn)集中可能 隨機(jī)出現(xiàn)一些新的點(diǎn)（稱為偽）。
[0063] Hausdorff距離是描述兩組點(diǎn)集之間相似程度的一種量度，它是兩個(gè)點(diǎn)集之間距 離的一種定義形式：假設(shè)有兩組集合A= {al，"*，ap}，B= {bl,…，bq}，則這兩個(gè)點(diǎn)集合 之間的 Hausdorff 距離定義為 H(A, B) = max (h (A, B)，h (B, A)) (1)
[0064] 其中，
[0065] h (A, B) = max (a e A)min (b e B) II a_b II (2)
[0066] h (B，A) = max (b e B)min (a e A) || b_a || (3)
[0067] II · II是點(diǎn)集A和B點(diǎn)集間的距離范式
[0068] 這里，式（1)稱為雙向Hausdorff距離，是Hausdorff距離的最基本形式；式（2) 中的h (A，B)和h (B，A)分別稱為從A集合到B集合和從B集合到A集合的單向Hausdorff 距離.即h(A，B)實(shí)際上首先對(duì)點(diǎn)集A中的每個(gè)點(diǎn)ai到距離此點(diǎn)ai最近的B集合中點(diǎn)bj 之間的距離llai-bj||進(jìn)行排序，然后取該距離中的最大值作為h(A，B)的值.h(B，A)同 理可得.
[0069] 由式⑴知，雙向Hausdorff距離H(A，B)是單向距離h(A，B)和h(B，A)兩者中 的較大者，它度量了兩個(gè)點(diǎn)集間的最大不匹配程度。
[0070] 使用SURF特征和描述子，可以實(shí)現(xiàn)尺度不變匹配。該算法為每個(gè)檢測(cè)到的特征定 義了位置和尺度，尺度值可用于定義圍繞特征點(diǎn)的窗口大小，不論物體的尺度如何，窗口中 都將包含相同的視覺(jué)信息，這些信息將用來(lái)進(jìn)行特征點(diǎn)匹配，來(lái)確定采集的位置A的地面 圖像3 ;及采集的位置B的地面圖像4的物理坐標(biāo)。
[0071] D:圖像顯示模塊顯示位置A、位置B在數(shù)字地圖中所處位置，其它位置的處理過(guò) 程與上述過(guò)程相同，這樣圖像顯示模塊可以實(shí)時(shí)顯示移動(dòng)機(jī)器人在數(shù)字地圖中的坐標(biāo)與位 置，為運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)對(duì)移動(dòng)機(jī)器人的移動(dòng)導(dǎo)航提供方位支持。
[0072] 以上所述者，僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，不能以此限定本發(fā)明實(shí)施的范圍，即 但凡依本發(fā)明申請(qǐng)專利范圍及發(fā)明說(shuō)明內(nèi)容所作的簡(jiǎn)單的等效變化與修飾，皆仍屬本發(fā)明 專利涵蓋的范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 基于地面特征的移動(dòng)機(jī)器人的自主精確定位系統(tǒng)，其特征在于：包括安裝在移動(dòng)機(jī) 器人內(nèi)部的定位控制器、圖像采集攝像頭，其中： 所述定位控制器包括微處理器與通訊接口，所述的微處理器設(shè)置數(shù)字地圖模塊、圖像 處理模塊、圖像匹配模塊； 通訊接口與圖像采集攝像頭相連接，微處理器通過(guò)通訊接口控制圖像采集攝像頭對(duì)移 動(dòng)機(jī)器人預(yù)設(shè)活動(dòng)區(qū)域的地面圖像進(jìn)行圖像采集； 所述數(shù)字地圖模塊用于對(duì)圖像采集攝像頭采集的機(jī)器人預(yù)設(shè)活動(dòng)區(qū)域的多幅地面圖 像進(jìn)行拼接成全景圖像，并標(biāo)記物理坐標(biāo)信息； 圖像處理模塊與圖像匹配模塊分別用于對(duì)采集的實(shí)時(shí)圖像進(jìn)行處理與匹配，實(shí)現(xiàn)移動(dòng) 機(jī)器人的精確定位； 還包括與微處理器連接的定位顯示模塊，用于在數(shù)字地圖中實(shí)時(shí)顯示機(jī)器人所處位 置。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于地面特征的移動(dòng)機(jī)器人的自主精確定位系統(tǒng)，其特征在 于：所述的通訊接口為網(wǎng)絡(luò)接口、USB接口或者1394接口。3. 基于地面特征的室內(nèi)移動(dòng)機(jī)器人的自主精確定位方法，其特征在于：包括系統(tǒng)初始 化與實(shí)時(shí)定位的步驟，其中， 系統(tǒng)初始化的過(guò)程如下： 51 :圖像采集攝像頭采集移動(dòng)機(jī)器人預(yù)設(shè)活動(dòng)區(qū)域的多幅圖像通過(guò)通訊接口上傳至微 處理器； 52 :微處理器的圖像處理模塊將其拼接為移動(dòng)機(jī)器人預(yù)設(shè)活動(dòng)區(qū)域的全景圖像； 53 :數(shù)字地圖模塊設(shè)定坐標(biāo)原點(diǎn)，并標(biāo)記地面圖像對(duì)應(yīng)的物理坐標(biāo)； S4:數(shù)字地圖模塊建立移動(dòng)機(jī)器人預(yù)設(shè)活動(dòng)區(qū)域全景圖像的含有坐標(biāo)信息的數(shù)字地 圖； 實(shí)時(shí)定位過(guò)程如下： A :地面圖像采集攝像頭，實(shí)時(shí)采集機(jī)器人所在位置地面的圖像； B :圖像處理模塊對(duì)采集的地面圖像進(jìn)行灰度化、除噪處理、特征點(diǎn)提取； C :圖像匹配模塊提取地面圖像的特征，并在數(shù)字地圖中搜索符合其圖像特征的物理坐 標(biāo)； D :圖像顯示模塊實(shí)時(shí)顯示機(jī)器人在數(shù)字地圖中所處位置。
【文檔編號(hào)】G01C11/00GK105865419SQ201510031155
【公開(kāi)日】2016年8月17日
【申請(qǐng)日】2015年1月22日
【發(fā)明人】郭杰, 郭小璇
【申請(qǐng)人】青島通產(chǎn)軟件科技有限公司