用于移動機器人室內(nèi)定位的方法和設(shè)備的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明的實施方式涉及用于移動機器人室內(nèi)定位的方法和設(shè)備。該方法包括：根據(jù)移動機器人室內(nèi)定位技術(shù)估計其當(dāng)前定位；訪問參考物數(shù)據(jù)庫，從中選擇一個真實定位和相關(guān)聯(lián)的參考圖像；將移動機器人導(dǎo)航至所選擇的真實定位；利用移動機器人配備的攝像頭進(jìn)行圖像拍攝，獲得拍攝圖像；將拍攝圖像中包括的參考物圖像與所選擇的參考圖像中包括的參考物圖像進(jìn)行對比；以及根據(jù)對比的結(jié)果來確定移動機器人室內(nèi)定位技術(shù)產(chǎn)生的定位誤差。根據(jù)本發(fā)明實施方式，能夠改善移動機器人的室內(nèi)定位。
【專利說明】
用于移動機器人室內(nèi)定位的方法和設(shè)備
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明的實施方式涉及移動機器人室內(nèi)定位的技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及移動機 器人室內(nèi)定位的誤差確定和誤差校正。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著移動機器人技術(shù)的快速發(fā)展和日趨成熟，移動機器人在家庭和公共場所等室 內(nèi)環(huán)境的應(yīng)用也越來越廣泛?；谝苿訖C器人的各種服務(wù)和應(yīng)用要求移動機器人能夠?qū)崟r 了解自身的定位信息，包括自身位置和航向，然后可以按照規(guī)劃路徑準(zhǔn)確到達(dá)目的地完成 指定任務(wù)。因此，室內(nèi)定位是移動機器人領(lǐng)域的關(guān)鍵技術(shù)之一。
[0003] 室內(nèi)定位目前出現(xiàn)了各種技術(shù)，如超寬帶技術(shù)、基于無線局為(WLAN)定位技術(shù)、激 光測距定位技術(shù)、基于慣性導(dǎo)航的定位技術(shù)、基于里程計的定位技術(shù)等。而每種定位技術(shù)都 存在各自的缺點和局限性，大多數(shù)方案采用多種定位技術(shù)的組合導(dǎo)航。但是由于每種定位 技術(shù)所依賴的傳感器本身精度限制和周圍環(huán)境干擾，導(dǎo)致室內(nèi)定位不可避免地存在位置和 航向誤差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 有鑒于此，本發(fā)明實施方式的目的之一旨在改善移動機器人的室內(nèi)定位。
[0005] 根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供一種用于移動機器人室內(nèi)定位的方法。該方法可以 包括:根據(jù)移動機器人室內(nèi)定位技術(shù)估計移動機器人的當(dāng)前定位;訪問參考物數(shù)據(jù)庫，所述 參考物數(shù)據(jù)庫包括所述移動機器人配備的攝像頭拍攝的、關(guān)于至少一個參考物中的每個參 考物的一幅參考圖像，以及與所述參考圖像關(guān)聯(lián)的、所述攝像頭拍攝所述參考圖像時所述 移動機器人的相應(yīng)真實定位，并且從所述參考物數(shù)據(jù)庫中選擇一個真實定位和相關(guān)聯(lián)的參 考圖像，其中所述參考物是室內(nèi)環(huán)境中的靜止物體;將所述移動機器人導(dǎo)航至目標(biāo)定位，所 述目標(biāo)定位的數(shù)值是根據(jù)所述移動機器人室內(nèi)定位技術(shù)對于所選擇的真實定位的估計值； 利用所述移動機器人配備的所述攝像頭進(jìn)行圖像拍攝，獲得拍攝圖像;將所述拍攝圖像中 包括的參考物圖像、即實際參考物圖像與所選擇的相關(guān)聯(lián)的參考圖像中包括的參考物圖 像、即數(shù)據(jù)庫參考物圖像進(jìn)行對比；以及根據(jù)對比的結(jié)果來確定所述移動機器人室內(nèi)定位 技術(shù)產(chǎn)生的定位誤差。
[0006] 根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，提供一種用于移動機器人室內(nèi)定位的設(shè)備。該設(shè)備可 以包括:估計裝置，用于根據(jù)移動機器人室內(nèi)定位技術(shù)估計移動機器人的當(dāng)前定位;訪問裝 置，用于訪問參考物數(shù)據(jù)庫，所述參考物數(shù)據(jù)庫包括所述移動機器人配備的攝像頭拍攝的、 關(guān)于至少一個參考物中的每個參考物的一幅參考圖像，以及與所述參考圖像關(guān)聯(lián)的、所述 攝像頭拍攝所述參考圖像時所述移動機器人的相應(yīng)真實定位，并且從所述參考物數(shù)據(jù)庫中 選擇一個真實定位和相關(guān)聯(lián)的參考圖像，其中所述參考物是室內(nèi)環(huán)境中的靜止物體;導(dǎo)航 裝置，用于將所述移動機器人導(dǎo)航至目標(biāo)定位，所述目標(biāo)定位的數(shù)值是根據(jù)所述移動機器 人室內(nèi)定位技術(shù)對于所選擇的真實定位的估計值;拍攝裝置，用于利用所述移動機器人配 備的所述攝像頭進(jìn)行圖像拍攝，獲得拍攝圖像;對比裝置，用于將所述拍攝圖像中包括的參 考物圖像、即實際參考物圖像與所選擇的相關(guān)聯(lián)的參考圖像中包括的參考物圖像、即數(shù)據(jù) 庫參考物圖像進(jìn)行對比；以及確定裝置，用于根據(jù)對比的結(jié)果來確定所述移動機器人室內(nèi) 定位技術(shù)產(chǎn)生的定位誤差。
[0007] 在一個實施方式中，所述確定裝置可以進(jìn)一步包括:調(diào)整和特征匹配裝置，用于根 據(jù)對比的結(jié)果調(diào)整所述移動機器人的定位，并且對所述移動機器人配備的所述攝像頭所拍 攝的拍攝圖像中包括的實際參考物圖像與所述數(shù)據(jù)庫參考物圖像進(jìn)行特征匹配，使得達(dá)到 最佳匹配度；以及定位誤差確定裝置，用于根據(jù)特征匹配的結(jié)果來確定所述移動機器人室 內(nèi)定位技術(shù)產(chǎn)生的定位誤差。
[0008] 進(jìn)一步地，所述調(diào)整和特征匹配裝置可以包括:第一調(diào)整和特征匹配裝置，用于通 過對移動機器人進(jìn)行以下各項操作中的一項或多項：向左和/或向右移動、向左和/或向右 旋轉(zhuǎn)、以及向前和/或向后調(diào)整，使得所述移動機器人配備的所述攝像頭所拍攝的拍攝圖像 中包括的實際參考物圖像與所述數(shù)據(jù)庫參考物圖像在形狀方面和尺寸方面達(dá)到最佳匹配 度;第二調(diào)整和特征匹配裝置，用于通過向左和/或向右旋轉(zhuǎn)移動機器人，使得所述攝像頭 所拍攝的拍攝圖像中包括的實際參考物圖像與所述數(shù)據(jù)庫參考物圖像在形狀方面達(dá)到最 佳匹配度;或者第三調(diào)整和特征匹配裝置，用于通過向前和/或向后調(diào)整移動機器人，使得 所述攝像頭所拍攝的拍攝圖像中包括的實際參考物圖像與所述數(shù)據(jù)庫參考物圖像在尺寸 方面達(dá)到最佳匹配度。
[0009] 進(jìn)一步地，所述參考物數(shù)據(jù)庫還可以包括與所述移動機器人的一個真實定位相關(guān) 聯(lián)的多幅參考圖像，所述多幅參考圖像包括所述移動機器人配備的攝像頭在所述移動機器 人的如下定位拍攝的關(guān)于參考物的參考圖像集合、以及拍攝每幅參考圖像時的所述移動機 器人的相應(yīng)真實定位:所述移動機器人的所述真實定位，在所述移動機器人的真實定位處 向左和向右各旋轉(zhuǎn)η次所述移動機器人的最小旋轉(zhuǎn)角度，在所述移動機器人的真實定位處 向左和向右各移動m次所述移動機器人的最小移動距離，以及在所述移動機器人的真實定 位處向左和向右各移動m次所述移動機器人的最小移動距離并且在每個移動后的位置處向 左和向右各旋轉(zhuǎn)η次所述移動機器人的最小旋轉(zhuǎn)角度，其中m和η為自然數(shù)。所述調(diào)整和特征 匹配裝置可以進(jìn)一步包括:第四調(diào)整和特征匹配裝置，用于通過向左和/或向右旋轉(zhuǎn)移動機 器人，使得所述攝像頭所拍攝的拍攝圖像中包括的實際參考物圖像與所述多幅參考圖像中 包括的數(shù)據(jù)庫參考物圖像在形狀方面達(dá)到最佳匹配度；以及第五調(diào)整和特征匹配裝置，用 于通過向前和/或向后調(diào)整移動機器人，使得所述攝像頭所拍攝的拍攝圖像中包括的實際 參考物圖像與所述數(shù)據(jù)庫參考物圖像在尺寸方面達(dá)到最佳匹配度。
[0010] 在一個實施方式中，所述確定裝置可以進(jìn)一步包括:第一確定裝置，用于根據(jù)所述 移動機器人室內(nèi)定位技術(shù)估計特征匹配后的所述移動機器人的定位(丹，心），并且根據(jù)所述 特征匹配后的定位(丹，心)和所述參考物數(shù)據(jù)庫中存儲的、與拍攝所述達(dá)到最佳匹配度的參 考圖像時的所述移動機器人的相應(yīng)真實定位來確定所述移動機器人室內(nèi)定位技術(shù)產(chǎn)生的 定位誤差。
[0011] 在一個實施方式中，所述確定裝置可以進(jìn)一步包括:第二確定裝置，用于通過所述 實際參考物圖像和所述數(shù)據(jù)庫參考物圖像距離各自拍攝圖像左邊緣或者右邊緣的距離差 來確定航向誤差;或者第三確定裝置，用于通過移動機器人拍攝所述實際參考物圖像時距 離參考物的距離、和參考物數(shù)據(jù)庫中存儲的移動機器人拍攝數(shù)據(jù)庫參考物圖像時距離參考 物的距離來確定位置誤差；
[0012] 在一個實施方式中，所述設(shè)備還可以包括:誤差校正裝置，用于利用所確定的定位 誤差對根據(jù)所述移動機器人室內(nèi)定位技術(shù)所估計的移動機器人的定位進(jìn)行誤差校正。
[0013] 根據(jù)本發(fā)明的又一個方面，提供一種在計算機可讀存儲介質(zhì)中實現(xiàn)的計算機程序 產(chǎn)品，所述計算機可讀存儲介質(zhì)具有存儲于其中的計算機可讀程序代碼部分，所述計算機 可讀程序代碼部分被配置為執(zhí)行如前所述的方法。
[0014] 根據(jù)本發(fā)明實施方式的技術(shù)方案，能夠及時發(fā)現(xiàn)移動機器人在室內(nèi)導(dǎo)航過程中所 產(chǎn)生的定位誤差，從而在必要時可以對該定位誤差進(jìn)行校正。
[0015] 從下文結(jié)合附圖所做出的詳細(xì)描述中，本發(fā)明的這些和其他優(yōu)點和特征將變得更 加明顯，其中在整個下文描述的若干附圖中，類似的元件將具有類似的編號。
【附圖說明】
[0016] 圖1圖示現(xiàn)有技術(shù)的室內(nèi)定位和導(dǎo)航技術(shù)的方法的流程圖；
[0017]圖2圖示了基于超寬帶(UWB)的定位和導(dǎo)航技術(shù)的示意圖；
[0018] 圖3圖示根據(jù)本發(fā)明的實施方式的用于移動機器人定位的方法的流程圖；
[0019] 圖4圖示根據(jù)本發(fā)明的實施方式的用于移動機器人定位和導(dǎo)航的方法的流程圖；
[0020] 圖5A、圖5B和圖5C圖示實際參考物圖像相對于數(shù)據(jù)庫參考物圖像所可能發(fā)生變化 的不意圖；
[0021 ]圖6圖示實際參考物圖像與數(shù)據(jù)庫參考物圖像匹配的示意圖；以及
[0022] 圖7圖示了移動機器人拍攝畫面中的數(shù)據(jù)庫參考物圖像和實際參考物圖像的可能 的偏差。
【具體實施方式】
[0023] 下文將參考附圖更完整地描述本公開內(nèi)容，其中在附圖中顯示了本公開內(nèi)容的實 施方式。但是這些實施方式可以用許多不同形式來實現(xiàn)并且不應(yīng)該被解釋為限于本文所述 的實施方式。相反地，提供這些實例以使得本公開內(nèi)容將是透徹和完整的，并且將全面地向 本領(lǐng)域的熟練技術(shù)人員表達(dá)本公開內(nèi)容的范圍。
[0024]下面結(jié)合附圖以示例的方式詳細(xì)描述本發(fā)明的各種實施方式。
[0025] 圖1圖示了現(xiàn)有技術(shù)的室內(nèi)定位和導(dǎo)航技術(shù)的方法100的流程圖。
[0026] 步驟S110,室內(nèi)地圖創(chuàng)建。室內(nèi)地圖的創(chuàng)建可以采用卷尺和激光測距儀等方法，測 量墻壁的長度和厚度以及相對坐標(biāo)原點的位置，基于直角坐標(biāo)系建立室內(nèi)地圖數(shù)據(jù)庫。 [0027]步驟S120,路徑規(guī)劃。路徑規(guī)劃一般是指機器人在有障礙物的環(huán)境中，按照一定的 評價標(biāo)準(zhǔn)，尋找一條從當(dāng)前位置到目標(biāo)位置的無碰撞路徑。移動機器人導(dǎo)航引擎在得到目 標(biāo)位置與當(dāng)前位置信息后，就需要根據(jù)地圖，計算出最優(yōu)的路徑、以及可能的備選路徑，將 移動機器人導(dǎo)航到目的地。常見的路徑規(guī)劃算法例如包括A*和Dijkstra算法。
[0028] 步驟S130,室內(nèi)導(dǎo)航。移動機器人導(dǎo)航引擎使用所規(guī)劃的路徑將移動機器人導(dǎo)航 到目標(biāo)位置。
[0029] 移動機器人導(dǎo)航引擎可以采用的定位和導(dǎo)航技術(shù)例如可以是基于超寬帶(UWB)的 定位和導(dǎo)航技術(shù)、基于慣性的定位和導(dǎo)航技術(shù)、基于無線局域網(wǎng)(WLAN)的定位和導(dǎo)航技術(shù)、 激光測距定位和導(dǎo)航技術(shù)、基于視覺導(dǎo)航的定位和導(dǎo)航技術(shù)、基于超聲波測距的定位和導(dǎo) 航技術(shù)、或者它們中的一項或多項的結(jié)合。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)能夠理解這些定位和導(dǎo)航 技術(shù)的基本原理、和定位誤差產(chǎn)生的原因，然而考慮到本文的完整性，下面僅以超寬帶 (UWB)技術(shù)和慣性定位和導(dǎo)航技術(shù)為例做個簡單說明。
[0030]超寬帶可以測量基站和標(biāo)簽之間的距離信息。將標(biāo)簽安裝到移動機器人上，當(dāng)標(biāo) 簽同時測量到三個及以上基站的距離信息時，采用三邊測量法就可以計算出移動機器人的 位置和航向。圖2圖示了基于超寬帶(UWB)的定位和導(dǎo)航技術(shù)的示意圖。如圖2所示，具體計 算步驟可以如下：
[0031] 1)基站六、8、(：的位置為已知，分別為(13,73)、（11 )，71))、（1。，7。），利用基站發(fā)射的超 寬帶信號測量的其距離標(biāo)簽T的距離分別為ra、η和r c;
[0032] 2)標(biāo)簽T的位置為(xt，yt)。則根據(jù)步驟1)的信息，可得出以下公式：
[0033] (xt-xa)2+(yt~ya)2 = ra2
[0034] (xt-xb) 2+ (yt-yb)2 = η2
[0035] (xt-xc) 2+ (yt-y〇)2 = rc2
[0036] 3)由步驟2)中公式，可計算出標(biāo)簽T的位置(Xt，yt)為：
[0039] 4)根據(jù)當(dāng)前時刻標(biāo)簽T的位置(xt，yt)和上一時刻標(biāo)簽T的位置(xto，yto)，可計算標(biāo) 簽T的航向Ψ為：
[0041] 可見，在超寬帶室內(nèi)定位中，引起定位誤差的因素有兩個，一是UWB信號的傳播效 應(yīng)，包括非視距傳播效應(yīng)、多徑傳播效應(yīng)及遠(yuǎn)近效應(yīng)等，二是由于當(dāng)前時刻標(biāo)簽位置的計算 依賴于前一時刻標(biāo)簽位置所帶來的累積誤差。
[0042] 慣性定位和導(dǎo)航技術(shù)是通過陀螺儀、加速計、里程計等傳感器來進(jìn)行移動機器人 的定位和導(dǎo)航。陀螺儀測量移動機器人的角速度，里程計測量移動機器人的移動距離，陀螺 儀/里程計可以計算移動機器人的相對變化位置。具體步驟如下：
[0043] 1)在室內(nèi)布置多個超寬帶基站，并記錄基站在室內(nèi)地圖下的位置信息；
[0044] 2)當(dāng)組合導(dǎo)航未初始化位置和航向時，如果標(biāo)簽測量到的基站距離信息小于三 個，則移動機器人自由行走，直到測量到的基站距離信息不少于三個；
[0045] 3)當(dāng)標(biāo)簽測量到三個及以上基站數(shù)據(jù)時，移動機器人根據(jù)標(biāo)簽和基站的距離信息 計算移動機器人的位置和航向，完成組合導(dǎo)航的位置和航向初始化；
[0046] 4)移動機器人根據(jù)當(dāng)前時刻的位置和航向，基于陀螺儀的角速度數(shù)據(jù)和里程計的 距離數(shù)據(jù)計算下一時刻的位置和航向；
[0047] 5)當(dāng)標(biāo)簽測量到三個及以上基站數(shù)據(jù)時，計算出移動機器人的位置和航向，并與 步驟4)所得位置和航向按照設(shè)置的比例參數(shù)進(jìn)行融合，并作為移動機器人的真實位置和航 向；
[0048] 6)當(dāng)標(biāo)簽未測量到三個基站數(shù)據(jù)時，步驟4)所得位置和航向即為移動機器人的真 實位置和航向。
[0049] 可見，慣性定位和導(dǎo)航技術(shù)所使用的傳感器的精度會產(chǎn)生即時誤差，依賴于前一 時刻定位來計算當(dāng)前時刻定位會帶來累積誤差。
[0050] 參考圖3,其圖示根據(jù)本發(fā)明的實施方式的用于移動機器人定位的方法300的流程 圖。方法300可以用于確定移動機器人室內(nèi)定位方法的定位誤差，并且可選地，可以進(jìn)行定 位誤差校正。定位可以包括移動機器人的位置和航向，定位誤差可以包括位置誤差和航向 誤差。應(yīng)當(dāng)理解，方法300可以結(jié)合在方法100的描述所提及的任何一種定位和導(dǎo)航技術(shù)而 使用。
[0051] 步驟S310,根據(jù)移動機器人室內(nèi)定位技術(shù)估計移動機器人的當(dāng)前定位。
[0052]步驟S320,訪問參考物數(shù)據(jù)庫，所述參考物數(shù)據(jù)庫包括移動機器人配備的攝像頭 拍攝的、關(guān)于至少一個參考物中的每個參考物的一幅或多幅參考圖像，以及與所述參考圖 像關(guān)聯(lián)的、所述攝像頭拍攝參考圖像時移動機器人的真實定位，其中所述參考物是用來在 其中定位移動機器人的環(huán)境中的靜止物體，并且從所述參考物數(shù)據(jù)庫中選擇一個真實定位 和相關(guān)聯(lián)的參考圖像。
[0053]在一個實施例中，可以從參考物數(shù)據(jù)庫中選擇與所選擇的當(dāng)前定位所需距離最短 的真實定位。在一個實施例中，可以從參考物數(shù)據(jù)庫中選擇從當(dāng)前定位導(dǎo)航到所需時間最 短的真實定位。在一個實施例中，可以選擇在所需距離和所需時間兩個方面較為折中的真 實定位。
[0054]步驟S330，將移動機器人導(dǎo)航至所選擇的真實定位，即目標(biāo)定位，所述目標(biāo)定位是 根據(jù)所述移動機器人室內(nèi)定位技術(shù)所估計出的。
[0055] 步驟S340,利用移動機器人配備的攝像頭進(jìn)行圖像拍攝，獲得拍攝圖像。應(yīng)當(dāng)注 意，該拍攝圖像中需要包括參考物圖像，該參考物也出現(xiàn)在所選擇的相關(guān)聯(lián)的參考圖像中； 否則，表明移動機器人室內(nèi)定位技術(shù)的累積誤差過大了，使得參考物不能出現(xiàn)在移動機器 人配備的攝像頭的視野中了，至少應(yīng)當(dāng)在累積誤差積累到出現(xiàn)這種情況之前進(jìn)行誤差校 正。在一個實施例中，可以據(jù)出現(xiàn)這種情況來定義誤差校正閾值。
[0056] 步驟S350,將所述拍攝圖像中包括的參考物圖像(也稱為實際參考物圖像)與所選 擇的相關(guān)聯(lián)的參考圖像中包括的參考物圖像(也稱為數(shù)據(jù)庫參考物圖像)進(jìn)行對比。對比可 以包括形狀和/或尺寸方面的對比。形狀對比是指判斷實際參考物圖像相對于數(shù)據(jù)庫參考 物圖像是否存在變形，比如向左傾斜、向右傾斜，這是由于拍攝時的攝像頭的方向不同（表 明機器人的航向不同）所引起的。尺寸對比是指判斷實際參考物圖像相對于數(shù)據(jù)庫參考物 圖像在形狀相同的前提下是否存在大小變化，比如尺寸偏小、尺寸偏大，這是由于拍攝時的 攝像頭距離參考物的距離不同所引起的。
[0057]步驟S360,根據(jù)對比的結(jié)果來確定移動機器人室內(nèi)定位技術(shù)產(chǎn)生的定位誤差。 [0058] 在可選的步驟S370,必要時，可以利用所確定的定位誤差對步驟S310中所估計的 移動機器人的當(dāng)前定位進(jìn)行誤差校正。可以只在確定的定位誤差超過預(yù)設(shè)的閾值時，才執(zhí) 行此校正步驟。例如，該閾值可以是進(jìn)行了預(yù)設(shè)次數(shù)的定位和導(dǎo)航，比如執(zhí)行了 3次慣性導(dǎo) 航后執(zhí)行一次定位誤差校正。
[0059] 進(jìn)一步地，在步驟S320之前，方法300還可以包括步驟S315,確定是否需要對步驟 S310中所估計的移動機器人的當(dāng)前定位進(jìn)行誤差確定(未示出）。只有在估計當(dāng)前定位的誤 差可能超過誤差閾值時，才執(zhí)行步驟S320及后續(xù)進(jìn)行，進(jìn)行定位誤差確認(rèn)。例如，該誤差閾 值可以是進(jìn)行了預(yù)設(shè)次數(shù)的定位和導(dǎo)航，比如執(zhí)行了 3次慣性導(dǎo)航后執(zhí)行一次定位誤差確 定，還可以是航向誤差超過了預(yù)設(shè)的航向誤差閾值、和/或位置誤差超過了預(yù)設(shè)的位置誤差 閾值;或者，該誤差閾值可以依據(jù)所采用移動機器人室內(nèi)定位技術(shù)而定;或者，該誤差閾值 可以依據(jù)定位所使用傳感器的精度而定。
[0060] 可選地，方法300還可以包括建立參考物數(shù)據(jù)庫的步驟。應(yīng)當(dāng)理解，無需針對每次 誤差確定或者誤差校正的方法300的流程都執(zhí)行建立參考物數(shù)據(jù)庫的步驟。預(yù)先建立的參 考物數(shù)據(jù)庫也可以為家庭內(nèi)的不同的移動機器人所共用。可以將參考物數(shù)據(jù)庫存儲在移動 機器人中，也可以將參考物數(shù)據(jù)庫存儲在移動機器人之外的服務(wù)器中，在步驟S320中，移動 機器人需要與該服務(wù)器通信來獲取從所述參考物數(shù)據(jù)庫中選擇的真實定位和相關(guān)聯(lián)的參 考圖像。
[0061] 參考圖4,其圖示了根據(jù)本發(fā)明的實施方式的用于移動機器人定位和導(dǎo)航的方法 400的流程圖。方法400可以理解為是將圖2所示的定位誤差確定和校正方法應(yīng)用于圖1所示 的移動機器人定位和導(dǎo)航方法的一個具體實例。
[0062] 步驟S402,室內(nèi)地圖創(chuàng)建。
[0063]步驟S404，建立參考物數(shù)據(jù)庫，具體建立步驟可以如下進(jìn)行：
[0064] 1)可以選擇固定在墻壁上的電燈開關(guān)、消防警鐘、電視等作為參考物。所選參考物 不局限于以上物體，所有固定在墻壁上的易識別物體和標(biāo)記均在所述范圍之內(nèi)；或者，還例 如可以是固定擺放的家具（比如電視、飲水機等）、或者家具上的標(biāo)記（比如Logo、電子家具 的開關(guān)按鍵)等。
[0065] 2)將移動機器人調(diào)整到處于參考物前方，開啟攝像頭拍攝參考物，存儲參考物圖 像至參考物數(shù)據(jù)庫，并用卷尺或激光測距儀等準(zhǔn)確測量此時(進(jìn)行拍攝時)移動機器人的定 位，包括位置P true和航向Atrue，建立參考物圖像與拍攝時的機器人定位Ptrue和航向A true-一 對應(yīng)的參考物數(shù)據(jù)庫記錄。參考物數(shù)據(jù)庫不局限某一個參考物，可建立多個參考物圖像與 拍攝位置和航向的數(shù)據(jù)庫，且同一幅圖像中可同時包含多個參考物。
[0066] 3)以多個角度拍攝同一參考物，和/或以一個或多個角度拍攝不同的參考物，按照 步驟2)建立參考物數(shù)據(jù)庫。
[0067]步驟S410,根據(jù)移動機器人室內(nèi)定位技術(shù)估計移動機器人的當(dāng)前定位。
[0068]步驟S420，訪問參考物數(shù)據(jù)庫，并且從所述參考物數(shù)據(jù)庫中選擇一個真實定位和 相關(guān)聯(lián)的參考圖像。
[0069]步驟S422,路徑規(guī)劃。比如，當(dāng)監(jiān)測到定位傳感器出現(xiàn)故障、定位系統(tǒng)受到環(huán)境干 擾等情況時，這可能會導(dǎo)致定位或定向誤差超過閾值，移動機器人需要利用參考物進(jìn)行定 位和定向誤差確定和修正。移動機器人可以根據(jù)當(dāng)前定位從參考物數(shù)據(jù)庫中選擇距離最近 的參考物圖像，并將所對應(yīng)的拍攝位置和航向作為目標(biāo)定向，根據(jù)室內(nèi)地圖計算出從當(dāng)前 位置到目標(biāo)點的最佳路徑，避開墻壁等各種障礙物，指導(dǎo)移動機器人按照規(guī)劃路徑行駛。
[0070]步驟S424,室內(nèi)導(dǎo)航。移動機器人導(dǎo)航引擎使用步驟S422中所計算的路徑將移動 機器人導(dǎo)航到目標(biāo)定向。
[0071 ]步驟S430，將移動機器人導(dǎo)航至所選擇的真實定位，即目標(biāo)定位，所述目標(biāo)定位是 根據(jù)所述移動機器人室內(nèi)定位技術(shù)所估計出的。
[0072]步驟S440,利用移動機器人配備的攝像頭進(jìn)行圖像拍攝，獲得拍攝圖像。
[0073]移動機器人到達(dá)目的定向后，可以打開攝像頭進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，將攝像畫面作為圖 像存儲。由于室內(nèi)導(dǎo)航存在誤差，移動機器人的位置和航向與預(yù)期存在差距，導(dǎo)致拍攝的實 際參考物與數(shù)據(jù)庫參考物相比，可能存在變形、尺寸偏小和尺寸偏大等問題。
[0074]步驟S450,將所述拍攝圖像中包括的參考物圖像(也稱為實際參考物圖像)與所選 擇的相關(guān)聯(lián)的參考圖像中包括的參考物圖像(也稱為數(shù)據(jù)庫參考物圖像)進(jìn)行對比。圖5A、 圖5B和圖5C圖示攝像頭拍攝的實際參考物圖像相對于數(shù)據(jù)庫參考物圖像所可能發(fā)生的變 化的示意圖，分別圖示了實際參考物圖像發(fā)生變形、尺寸偏大、尺寸偏小的情形。
[0075]步驟S460,根據(jù)對比的結(jié)果來確定移動機器人室內(nèi)定位技術(shù)產(chǎn)生的定位誤差，具 體可以包括步驟S4602和S4604。
[0076]在步驟S4602,根據(jù)對比的結(jié)果調(diào)整所述移動機器人的航向，使得移動機器人配備 的攝像頭所拍攝的圖像中的參考物圖像與所選擇的相關(guān)聯(lián)的參考圖像中包括的參考物圖 像趨于一致。
[0077] 根據(jù)攝像頭采集的實際參考物圖像和數(shù)據(jù)庫參考物圖像進(jìn)行對比，分析兩者的匹 配情況，判斷實際參考物的狀態(tài)，包括變形、尺寸偏小和尺寸偏大三種。當(dāng)移動機器人位置 偏左、偏右或拍攝航向與數(shù)據(jù)庫的移動人定向不一致時，會導(dǎo)致參考物變形；當(dāng)移動機器人 位置偏前或偏后時，會導(dǎo)致參考物尺寸偏大或偏小。
[0078] 可以通過調(diào)整移動機器人的位置和航向，校正參考物的拍攝效果，實現(xiàn)參考物的 拍攝效果與數(shù)據(jù)庫參考物的某一個圖像一致。
[0079]在步驟S4604，確定所述移動機器人所調(diào)整的定位變化，即為所述移動機器人室內(nèi) 定位技術(shù)產(chǎn)生的當(dāng)前定位誤差，包括位置誤差和航向誤差Α^。
[0080] 步驟S470,利用所確定的定位誤差對步驟S410中所估計的移動機器人的當(dāng)前定位 進(jìn)行誤差校正。在步驟S460中計算出位置誤差P err和航向誤差A(yù)err后，可以對步驟S410中所 估計的定位，即位置P1和航向A1，進(jìn)行校正，得到移動機器人的校正后的定位，位置Pi'和 Αι'：
[0081] P'^Pl-Perr
[0082] Α'ι = Αι-Αθιτ
[0083] 在步驟S360和步驟S460中，可以有多種方式確定移動機器人室內(nèi)定位技術(shù)產(chǎn)生的 定位誤差。
[0084] 在第一實施方式中，可以只采用參考物數(shù)據(jù)庫中的參考物的一幅圖像，通過調(diào)整 移動機器人的位置和航向，使拍攝的實際參考物與數(shù)據(jù)庫參考物達(dá)到最佳匹配度來進(jìn)行誤 差確定，可以執(zhí)行如下步驟：
[0085]步驟Sla，設(shè)置移動機器人導(dǎo)航引擎使得移動機器人左右移動的最小距離為d，左 右旋轉(zhuǎn)最小角度為Θ，預(yù)先設(shè)定在進(jìn)行定位誤差確定時要進(jìn)行的移動次數(shù)為左右各為m，要 進(jìn)行的旋轉(zhuǎn)次數(shù)左右各為η。移動機器人未進(jìn)行調(diào)整前的位置為Ρο，航向為A〇。
[0086]步驟Sib，在移動機器人的當(dāng)前定位(Po，Ao)，保持移動機器人位置不動，將航向依 次向左旋轉(zhuǎn)〇*θ、1*θ、…、η*θ拍攝參考物，并相應(yīng)計算實際參考物圖像與數(shù)據(jù)庫參考物圖像 的匹配度So、Si、…、S n。然后，向右旋轉(zhuǎn)η*θ，回到航向Αο。接著，將機器人的航向依次向右旋 轉(zhuǎn)1*θ、2*θ、…、η*θ拍攝參考物，并相應(yīng)計算實際參考物圖像與數(shù)據(jù)庫參考物圖像的匹配度 Sn+1、Sn+2、…、S2n。然后，向左旋轉(zhuǎn)η*θ，回到航向Αο。則，該定位(Ρο，Αο)所拍攝的實際參考物圖 像與數(shù)據(jù)庫參考物圖像的最高匹配度為DoiMAXiS^Si，…，S 2n}，記錄該位置的最高匹配度 Do、和與Do對應(yīng)的左右旋轉(zhuǎn)的航向Yo (Yo = j*Θ，j屬于{-n，…，n}中的某個值），其中j表示取 得最高匹配度Do的航向左右旋轉(zhuǎn)的次數(shù)。還同時記錄移動機器人左右移動的距離L Q(LQ = i* (14屬于{_111，一，111}中的某個值）。其中1表示移動機器人相對于定位(？()4())進(jìn)行左右移動的 次數(shù)，此時，由于移動機器人未進(jìn)行左右移動，所以i = 〇。
[0087] 步驟Sic，移動機器人依次向左移動l*d、2*d、…、m*d，并在每個位置執(zhí)行步驟Sib， 計算并記錄相應(yīng)的最高匹配度Di以及對應(yīng)的左右移動距離和航向，從而，有池山A}，{D2， L2，Y2}，.··，{ Dm，Lin，Yin } 〇
[0088] 步驟Sld，移動機器人回到當(dāng)前定位(Po，Ao)。然后，移動機器人依次向右移動l*d、 2*d、-_、m*d，并在每個位置執(zhí)行步驟Slb，計算并記錄相應(yīng)的最高匹配度Di以及對應(yīng)的左右 移動距離和航向，從而，有{D-hL-iU，{D- 2，L-2，Y-2}，…，{D-m，L-m，Y- m}。
[0089] 步驟Sle，在不考慮尺寸問題的情況下，實際參考物圖像與數(shù)據(jù)庫參考物圖像的最 佳匹配度為D=MAX{D-m，…，，…，D m}。根據(jù)D所對應(yīng)的左右移動距離L和左右旋轉(zhuǎn)航 向Y調(diào)整移動機器人，該狀態(tài)下所拍攝的實際參考物圖像與數(shù)據(jù)庫參考物圖像只存在尺寸 不一致問題，不存在變形。
[0090] 步驟Slf，若此時實際參考物圖像與數(shù)據(jù)庫參考物圖像尺寸也相等，則參考物圖像 的特征匹配完成，如圖6所示，其示出了實際參考物圖像與數(shù)據(jù)庫參考物圖像尺寸剛好匹配 的情形。記錄移動機器人此時的定位為(Ρ^ΑΟ,為室內(nèi)定位系統(tǒng)的位置和航向輸出。則此 時，位置誤差I(lǐng)W = Pl-PtrUe，航向誤差和Atrue為與數(shù)據(jù)庫參考物圖像對應(yīng) 的參考物數(shù)據(jù)庫中的移動機器人定位，包括位置和航向。
[0091] 若此時實際參考物圖像比數(shù)據(jù)庫參考物圖像尺寸小，則調(diào)整移動機器人前進(jìn)，直 到兩者尺寸相等，參考物特征匹配完成，如圖6所示。記錄移動機器人此時的定位為(PhAO， 為室內(nèi)定位系統(tǒng)的位置和航向輸出。則此時，位置誤差P err = Pi-Ptrue3,航向誤差 Atrue3，Ptrue3和Atrue3為與數(shù)據(jù)庫參考物圖像對應(yīng)的參考物數(shù)據(jù)庫中的移動機器人定位，包括位 置和航向。
[0092] 若此時實際參考物圖像比數(shù)據(jù)庫參考物圖像尺寸大，則調(diào)整移動機器人后退，直 到兩者尺寸相等，參考物特征匹配完成，如圖6所示。記錄移動機器人此時的定位為(Ρ^ΑΟ， 為室內(nèi)定位系統(tǒng)的位置和航向輸出。則此時，位置誤差P err = Pi-Ptrue3,航向誤差 Atrue3，Ptrue3和Atrue3為與數(shù)據(jù)庫參考物圖像對應(yīng)的參考物數(shù)據(jù)庫中的移動機器人定位，包括位 置和航向。
[0093] 在第一實施方式中，需多次調(diào)整移動機器人，比較耗時，且對移動機器人進(jìn)行左右 移動的調(diào)整比較麻煩。為此，在第二實施方式中，可采用數(shù)據(jù)庫中一個參考物的多幅圖像進(jìn) 行特征匹配，避免左右移動。
[0094] 在第二實施方式中，參考物數(shù)據(jù)庫包括一個參考物的多幅圖像，該多幅圖像包括 移動機器人在一個拍攝位置拍攝的一幅圖像、和在該位置左右各移動m次拍攝的2m幅圖像。 機器人每次能夠左右移動的距離是確定的，例如為d。在第二實施方式中，采用數(shù)據(jù)庫的多 幅參考物圖像進(jìn)行匹配，通過調(diào)整移動機器人左右旋轉(zhuǎn)(調(diào)整航向）和前后移動實現(xiàn)參考物 特征匹配，使拍攝的實際參考物與數(shù)據(jù)庫參考物達(dá)到最佳匹配度來進(jìn)行誤差確定，可以執(zhí) 行如下步驟：
[0095] 步驟S2a，保持移動機器人位置不動，調(diào)整移動機器人左右旋轉(zhuǎn)（依次改變航向 角），使實際參考物圖像與多幅數(shù)據(jù)庫參考物圖像中的某幅圖像的匹配度最高，該狀態(tài)下所 拍攝的實際參考物圖像與數(shù)據(jù)庫參考物圖像只存在尺寸不一致問題，不存在變形。
[0096] 步驟S2b，當(dāng)實際參考物圖像與數(shù)據(jù)庫參考物圖像尺寸相等時，參考物特征匹配完 成；當(dāng)實際參考物圖像尺寸比數(shù)據(jù)庫參考物圖像尺寸小時，調(diào)整移動機器人前進(jìn)，直到兩者 尺寸相等，參考物特征匹配完成；當(dāng)實際參考物圖像尺寸比數(shù)據(jù)庫參考物圖像尺寸大時，調(diào) 整移動機器人后退，直到兩者尺寸相等，參考物特征匹配完成。在后兩種情況下，將移動機 器人移動到參考物數(shù)據(jù)庫中的與最匹配的數(shù)據(jù)庫參考物關(guān)聯(lián)的移動機器人拍攝該圖像時 的位置。記錄移動機器人最后的定位為(Ρ^ΑΟ,為室內(nèi)定位系統(tǒng)的位置和航向輸出。則此 時，位置誤差I(lǐng)W = Pl-PtrUe，航向誤差和Atrue為與數(shù)據(jù)庫參考物圖像對應(yīng) 的參考物數(shù)據(jù)庫中的移動機器人定位，包括位置和航向。
[0097] 在第三實施方式中，由于室內(nèi)地面通常是平坦的，可以假設(shè)移動機器人攝像頭的 高度是固定不變的，則參考物在攝像畫面中的相對高度是不變的，只存在左右偏差。圖7圖 示了移動機器人拍攝畫面(也稱為攝影畫面）中的數(shù)據(jù)庫參考物圖像和實際參考物圖像的 可能的偏差。因此，有可能通過偏差距離來反推航向誤差，避免移動機器人旋轉(zhuǎn)，減少調(diào)整 過程，具體步驟如下：
[0098] 步驟S3a，數(shù)據(jù)庫參考物圖像和實際參考物圖像距離攝影畫面左邊緣的距離分別 為dl和d2。所述距離可以不局限于左邊緣距離，還可以是右邊緣距離、或者左邊緣和右邊緣 的結(jié)合。
[0099]步驟S3b，假設(shè)移動機器人旋轉(zhuǎn)角度與攝影畫面中的距離系數(shù)為f，系數(shù)f可以用移 動機器人拍攝數(shù)據(jù)庫參考物圖像時距離參考物的距離和航向來表示，可以將其與數(shù)據(jù)庫參 考物圖像相關(guān)聯(lián)的存儲在參考物數(shù)據(jù)庫中，則移動機器人的航向誤差為：
[0101] 經(jīng)過航向誤差A(yù)err校正后所拍攝的實際參考物圖像與數(shù)據(jù)庫參考物圖像只存在尺 寸不一致問題，不存在變形。
[0102] 步驟S3c，當(dāng)實際參考物圖像與數(shù)據(jù)庫參考物圖像尺寸相等時，參考物特征匹配完 成；當(dāng)實際參考物圖像尺寸比數(shù)據(jù)庫參考物圖像尺寸小時，調(diào)整移動機器人前進(jìn)，直到兩者 尺寸相等，參考物特征匹配完成；當(dāng)實際參考物圖像尺寸比數(shù)據(jù)庫參考物圖像尺寸大時，調(diào) 整移動機器人后退，直到兩者尺寸相等，參考物特征匹配完成。位置誤差Perr可以采用第一 或者第二實施方式的確定方式。
[0103] 在第三實施方式中，可以通過實際參考物圖像和數(shù)據(jù)庫參考物圖像距離攝影畫面 邊緣的距離差來計算航向誤差，移動機器人無需左右旋轉(zhuǎn)，但仍需前后調(diào)整來計算位置誤 差。
[0104] 在第四實施方式中，由于參考物的尺寸與攝像頭和參考物的距離有關(guān)，因此可根 據(jù)參考物尺寸差來計算位置誤差，具體步驟如下：
[0105] 步驟S4a，數(shù)據(jù)庫參考物圖像和實際參考物圖像距離攝影畫面左邊緣的距離分別 為dl和d2。所述距離可以不局限于左邊緣距離，還可以是右邊緣距離、或者左邊緣和右邊緣 的結(jié)合。
[0106] 步驟S4b，假設(shè)移動機器人旋轉(zhuǎn)角度與攝影畫面中的距離系數(shù)為f，則移動機器人 的航向誤差為：
[0108] 經(jīng)過航向誤差A(yù)err校正后所拍攝的實際參考物圖像與數(shù)據(jù)庫參考物圖像只存在尺 寸不一致問題，不存在變形。
[0109] 步驟S4c，參考物數(shù)據(jù)庫中參考物尺寸（比如高度)為hi，實際參考物尺寸（比如高 度)為h2,攝像頭與參考物的距離和尺寸的系數(shù)為V，系數(shù)v可以用移動機器人拍攝數(shù)據(jù)庫參 考物圖像時距離參考物的距離來表示，可以將其與數(shù)據(jù)庫參考物圖像相關(guān)聯(lián)的存儲在參考 物數(shù)據(jù)庫中，則移動機器人的位置誤差為：
[0111] 應(yīng)當(dāng)理解，附圖中所示流程圖圖示了按照本發(fā)明各種實施例的方法可能實現(xiàn)的功 能和操作，在有些作為替換的實現(xiàn)中，方法流程的執(zhí)行順序可以以不同于附圖中所標(biāo)注的 順序發(fā)生。
[0112] 在另一個方面，應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明實施方式所提出的各種方法可以被實現(xiàn)為軟件、 硬件或者軟件和軟件的組合。硬件可通過被設(shè)計來執(zhí)行上述功能的轉(zhuǎn)用集成電路(ASIC)、 數(shù)字信號處理器(DSP)、可編程邏輯器件(PLD)、現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)、處理器、控制器、 微處理器、其他電子單元或其組合來實現(xiàn)。軟件可通過執(zhí)行上述功能的模塊來實現(xiàn)。軟件可 被存儲在存儲單元中并由處理器運行。作為存儲單元或處理器，可采用本領(lǐng)域技術(shù)人員公 知的各種單元。因此，本公開內(nèi)容也意圖涵蓋能夠?qū)崿F(xiàn)所有這些方法的功能模塊架構(gòu)的裝 置，這些裝置可以被依軟件、硬件、或者軟件和硬件的結(jié)合來實現(xiàn)。
[0113] 舉例而言，本發(fā)明實施方式提供了一種移動機器人的室內(nèi)定位設(shè)備。該設(shè)備可以 包括:估計裝置，用于根據(jù)移動機器人室內(nèi)定位技術(shù)估計移動機器人的當(dāng)前定位;訪問裝 置，用于訪問參考物數(shù)據(jù)庫，所述參考物數(shù)據(jù)庫包括所述移動機器人配備的攝像頭拍攝的、 關(guān)于至少一個參考物中的每個參考物的一幅參考圖像，以及與所述參考圖像關(guān)聯(lián)的、所述 攝像頭拍攝所述參考圖像時所述移動機器人的相應(yīng)真實定位，并且從所述參考物數(shù)據(jù)庫中 選擇一個真實定位和相關(guān)聯(lián)的參考圖像，其中所述參考物是室內(nèi)環(huán)境中的靜止物體;導(dǎo)航 裝置，用于將所述移動機器人導(dǎo)航至目標(biāo)定位，所述目標(biāo)定位的數(shù)值是根據(jù)所述移動機器 人室內(nèi)定位技術(shù)對于所選擇的真實定位的估計值;拍攝裝置，用于利用所述移動機器人配 備的所述攝像頭進(jìn)行圖像拍攝，獲得拍攝圖像;對比裝置，用于將所述拍攝圖像中包括的參 考物圖像、即實際參考物圖像與所選擇的相關(guān)聯(lián)的參考圖像中包括的參考物圖像、即數(shù)據(jù) 庫參考物圖像進(jìn)行對比；以及確定裝置，用于根據(jù)對比的結(jié)果來確定所述移動機器人室內(nèi) 定位技術(shù)產(chǎn)生的定位誤差。
[0114] 本發(fā)明實施方式的教導(dǎo)還可以實現(xiàn)為一種可以在計算機可讀存儲介質(zhì)中實現(xiàn)的 計算機程序產(chǎn)品，所述計算機可讀存儲介質(zhì)具有存儲于其中的計算機可讀程序代碼部分， 所述計算機可讀程序代碼部分被配置為執(zhí)行如前所述的根據(jù)本發(fā)明實施方式的方法或者 所述方法的各個步驟。
[0115] 根據(jù)本發(fā)明的實施方式的用于移動機器人室內(nèi)定位的方案，包括前述方法和設(shè) 備，可以及時發(fā)現(xiàn)移動機器人在室內(nèi)導(dǎo)航過程中所產(chǎn)生的定位誤差，并且進(jìn)一步地，在必要 時可以對該定位誤差進(jìn)行校正。
[0116] 以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精 神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1. 一種用于移動機器人室內(nèi)定位的方法，其特征在于，包括： 根據(jù)移動機器人室內(nèi)定位技術(shù)估計移動機器人的當(dāng)前定位； 訪問參考物數(shù)據(jù)庫，所述參考物數(shù)據(jù)庫包括所述移動機器人配備的攝像頭拍攝的、關(guān) 于至少一個參考物中的每個參考物的一幅參考圖像，以及與所述參考圖像關(guān)聯(lián)的、所述攝 像頭拍攝所述參考圖像時所述移動機器人的相應(yīng)真實定位，并且從所述參考物數(shù)據(jù)庫中選 擇一個真實定位和相關(guān)聯(lián)的參考圖像，其中所述參考物是室內(nèi)環(huán)境中的靜止物體； 將所述移動機器人導(dǎo)航至目標(biāo)定位(P〇，A〇)，所述目標(biāo)定位的數(shù)值是根據(jù)所述移動機器 人室內(nèi)定位技術(shù)對于所選擇的真實定位的估計值； 利用所述移動機器人配備的所述攝像頭進(jìn)行圖像拍攝，獲得拍攝圖像； 將所述拍攝圖像中包括的參考物圖像、即實際參考物圖像與所選擇的相關(guān)聯(lián)的參考圖 像中包括的參考物圖像、即數(shù)據(jù)庫參考物圖像進(jìn)行對比；以及 根據(jù)對比的結(jié)果來確定所述移動機器人室內(nèi)定位技術(shù)產(chǎn)生的定位誤差。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，根據(jù)對比的結(jié)果來確定所述移動機器人室 內(nèi)定位技術(shù)產(chǎn)生的定位誤差進(jìn)一步包括： 根據(jù)對比的結(jié)果調(diào)整所述移動機器人的定位，并且對所述移動機器人配備的所述攝像 頭所拍攝的拍攝圖像中包括的實際參考物圖像與所述數(shù)據(jù)庫參考物圖像進(jìn)行特征匹配，使 得達(dá)到最佳匹配度；以及 根據(jù)特征匹配的結(jié)果來確定所述移動機器人室內(nèi)定位技術(shù)產(chǎn)生的定位誤差。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述根據(jù)對比的結(jié)果調(diào)整所述移動機器人 的定位，并且對所述移動機器人配備的所述攝像頭所拍攝的拍攝圖像中包括的實際參考物 圖像與所述數(shù)據(jù)庫參考物圖像進(jìn)行特征匹配，使得達(dá)到最佳匹配度包括： 通過對移動機器人進(jìn)行以下各項操作中的一項或多項：向左和/或向右移動、向左和/ 或向右旋轉(zhuǎn)、以及向前和/或向后調(diào)整，使得所述移動機器人配備的所述攝像頭所拍攝的拍 攝圖像中包括的實際參考物圖像與所述數(shù)據(jù)庫參考物圖像在形狀方面和尺寸方面達(dá)到最 佳匹配度； 通過向左和/或向右旋轉(zhuǎn)移動機器人，使得所述攝像頭所拍攝的拍攝圖像中包括的實 際參考物圖像與所述數(shù)據(jù)庫參考物圖像在形狀方面達(dá)到最佳匹配度;或者 通過向前和/或向后調(diào)整移動機器人，使得所述攝像頭所拍攝的拍攝圖像中包括的實 際參考物圖像與所述數(shù)據(jù)庫參考物圖像在尺寸方面達(dá)到最佳匹配度。4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述參考物數(shù)據(jù)庫還包括與所述移動機器 人的一個真實定位相關(guān)聯(lián)的多幅參考圖像，所述多幅參考圖像包括所述移動機器人配備的 攝像頭在所述移動機器人的如下定位拍攝的關(guān)于參考物的參考圖像集合、以及拍攝每幅參 考圖像時的所述移動機器人的相應(yīng)真實定位:所述移動機器人的所述真實定位，在所述移 動機器人的真實定位處向左和向右各旋轉(zhuǎn)η次所述移動機器人的最小旋轉(zhuǎn)角度，在所述移 動機器人的真實定位處向左和向右各移動m次所述移動機器人的最小移動距離，以及在所 述移動機器人的真實定位處向左和向右各移動m次所述移動機器人的最小移動距離并且在 每個移動后的位置處向左和向右各旋轉(zhuǎn)η次所述移動機器人的最小旋轉(zhuǎn)角度，其中m和η為 自然數(shù)， 所述根據(jù)對比的結(jié)果調(diào)整所述移動機器人的定位，并且對所述移動機器人配備的所述 攝像頭所拍攝的拍攝圖像中包括的實際參考物圖像與所述數(shù)據(jù)庫參考物圖像進(jìn)行特征匹 配，使得達(dá)到最佳匹配度包括： 通過向左和/或向右旋轉(zhuǎn)移動機器人，使得所述攝像頭所拍攝的拍攝圖像中包括的實 際參考物圖像與所述多幅參考圖像中包括的數(shù)據(jù)庫參考物圖像在形狀方面達(dá)到最佳匹配 度；以及 通過向前和/或向后調(diào)整移動機器人，使得所述攝像頭所拍攝的拍攝圖像中包括的實 際參考物圖像與所述數(shù)據(jù)庫參考物圖像在尺寸方面達(dá)到最佳匹配度。5. 根據(jù)權(quán)利要求2-4中任一項所述的方法，其特征在于，所述根據(jù)特征匹配的結(jié)果來確 定所述移動機器人室內(nèi)定位技術(shù)產(chǎn)生的定位誤差包括： 根據(jù)所述移動機器人室內(nèi)定位技術(shù)估計特征匹配后的所述移動機器人的定位(PhAd， 并且根據(jù)所述特征匹配后的定位(P^Ai)和所述參考物數(shù)據(jù)庫中存儲的、與拍攝所述達(dá)到最 佳匹配度的參考圖像時的所述移動機器人的相應(yīng)真實定位來確定所述移動機器人室內(nèi)定 位技術(shù)產(chǎn)生的定位誤差。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，根據(jù)對比的結(jié)果來確定所述移動機器人室 內(nèi)定位技術(shù)產(chǎn)生的定位誤差進(jìn)一步包括： 通過所述實際參考物圖像和所述數(shù)據(jù)庫參考物圖像距離各自拍攝圖像左邊緣或者右 邊緣的距離差來確定航向誤差;或者 通過移動機器人拍攝所述實際參考物圖像時距離參考物的距離、和參考物數(shù)據(jù)庫中存 儲的移動機器人拍攝數(shù)據(jù)庫參考物圖像時距離參考物的距離來確定位置誤差。7. 根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一項所述的方法，其特征在于，所述參考物為固定在墻壁上物 件，優(yōu)選地為電燈開關(guān)、消防警鐘；固定擺放的家具，優(yōu)選地為電視、飲水機;或者固定擺放 的家具上的標(biāo)記，優(yōu)選地為廠商標(biāo)識、按鍵。8. 根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一項所述的方法，其特征在于，從所述參考物數(shù)據(jù)庫中所選擇 的所述真實定位是將所述移動機器人從所述當(dāng)前位置導(dǎo)航至其所需時間最短、或者所需路 程最短的定位。9. 一種用于移動機器人室內(nèi)定位的設(shè)備，其特征在于，包括： 估計裝置，用于根據(jù)移動機器人室內(nèi)定位技術(shù)估計移動機器人的當(dāng)前定位； 訪問裝置，用于訪問參考物數(shù)據(jù)庫，所述參考物數(shù)據(jù)庫包括所述移動機器人配備的攝 像頭拍攝的、關(guān)于至少一個參考物中的每個參考物的一幅參考圖像，以及與所述參考圖像 關(guān)聯(lián)的、所述攝像頭拍攝所述參考圖像時所述移動機器人的相應(yīng)真實定位，并且從所述參 考物數(shù)據(jù)庫中選擇一個真實定位和相關(guān)聯(lián)的參考圖像，其中所述參考物是室內(nèi)環(huán)境中的靜 止物體； 導(dǎo)航裝置，用于將所述移動機器人導(dǎo)航至目標(biāo)定位(P〇，A〇)，所述目標(biāo)定位的數(shù)值是根 據(jù)所述移動機器人室內(nèi)定位技術(shù)對于所選擇的真實定位的估計值； 拍攝裝置，用于利用所述移動機器人配備的所述攝像頭進(jìn)行圖像拍攝，獲得拍攝圖像； 對比裝置，用于將所述拍攝圖像中包括的參考物圖像、即實際參考物圖像與所選擇的 相關(guān)聯(lián)的參考圖像中包括的參考物圖像、即數(shù)據(jù)庫參考物圖像進(jìn)行對比；以及 確定裝置，用于根據(jù)對比的結(jié)果來確定所述移動機器人室內(nèi)定位技術(shù)產(chǎn)生的定位誤 差。10. -種在計算機可讀存儲介質(zhì)中實現(xiàn)的計算機程序產(chǎn)品，所述計算機可讀存儲介質(zhì) 具有存儲于其中的計算機可讀程序代碼部分，所述計算機可讀程序代碼部分被配置為執(zhí)行 根據(jù)權(quán)利要求1-8所述的方法。
【文檔編號】G01C21/20GK105865451SQ201610244338
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年4月19日
【發(fā)明人】殷紅, 劉彪, 王可可, 劉英英
【申請人】深圳市神州云海智能科技有限公司