四觸角履帶機(jī)器人爬樓梯參數(shù)獲取系統(tǒng)和方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種四觸角履帶機(jī)器人爬樓梯參數(shù)獲取系統(tǒng)和方法。本系統(tǒng)包括四觸角履帶機(jī)器人平臺(tái)及其搭載的微軟公司KinectXBOX360攝像機(jī)。本方法是將微軟公司KinectXBOX360攝像機(jī)的獲取的RGB圖像和深度圖像信息融合，計(jì)算出樓梯的相關(guān)參數(shù)，從而控制四履帶機(jī)器人進(jìn)行爬樓梯動(dòng)作。本發(fā)明的實(shí)施例主要用于樓梯的參數(shù)計(jì)算，特別是在四觸角履帶機(jī)器人爬樓梯過(guò)程中控制四觸角的位姿。
【專利說(shuō)明】四觸角履帶機(jī)器人爬樓梯參數(shù)獲取系統(tǒng)和方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明公開(kāi)了一種四觸角履帶機(jī)器人爬樓梯參數(shù)獲取系統(tǒng)與方法，涉及機(jī)器人視 覺(jué)，模式識(shí)別【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002] 移動(dòng)機(jī)器人在室內(nèi)或人造室外環(huán)境中具備自主識(shí)別樓梯的參數(shù)能力，對(duì)于災(zāi)害中 搜救和自主導(dǎo)航有重要的作用。履帶機(jī)器人對(duì)地形的適應(yīng)性使其特別適合用于自主爬樓梯 研究的平臺(tái)。在移動(dòng)機(jī)器人上搭載單目相機(jī)，雙目相機(jī)，成像雷達(dá)以及激光成像設(shè)備，獲取 環(huán)境信息使機(jī)器人自主導(dǎo)航。目前，這些傳感設(shè)備不能很好的解決樓梯參數(shù)獲取的功能且 設(shè)備價(jià)錢昂貴。
[0003] Kinect XB0X360是微軟一種3D體感攝影機(jī)，同時(shí)它導(dǎo)入了即時(shí)動(dòng)態(tài)捕捉、影像辨 識(shí)、麥克風(fēng)輸入、語(yǔ)音辨識(shí)等功能。目前，Kinect XB0X360可以通過(guò)USB接口與機(jī)器人控制 器相連，是移動(dòng)機(jī)器人三維視覺(jué)數(shù)據(jù)的有效來(lái)源。Kinect XB0X360是一款價(jià)格低廉的傳感 設(shè)備，在機(jī)器人研究社區(qū)掀起一股研究熱潮。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足和利用Kinect XB0X360體感傳感器的優(yōu)勢(shì)，本發(fā)明 提供了一種四觸角履帶機(jī)器人爬樓梯參數(shù)獲取系統(tǒng)與方法，解決在四觸角履帶機(jī)器人爬樓 梯過(guò)程中樓梯參數(shù)獲取的問(wèn)題，能有效的計(jì)算出樓梯踏步的深度和高度及傾角，用于四觸 角履帶機(jī)器人自主爬樓梯。
[0005] 為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的構(gòu)思是：Kinect XB0X360的RGB圖像和深度圖像信 息融合起來(lái)，采用四觸角履帶機(jī)器人作為移動(dòng)平臺(tái)，解決在四觸角履帶機(jī)器人爬樓梯過(guò)程 中樓梯參數(shù)獲取的問(wèn)題，能有效的計(jì)算出樓梯踏步的深度和高度及傾角，用于四觸角履帶 機(jī)器人自主爬樓梯。
[0006] 根據(jù)上述發(fā)明構(gòu)思，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案： 一種四觸角履帶機(jī)器人爬樓梯參數(shù)獲取系統(tǒng)，包括裝有控制電腦的四觸角履帶機(jī)器人 和微軟公司的Kinect XB0X360攝像頭，其特征在于：所述微軟公司的Kinect XB0X360攝像 頭安裝在四觸角履帶機(jī)器人上面，通過(guò)USB接口連接四觸角履帶機(jī)器人的控制電腦，獲取 Kinect XB0X360攝像頭對(duì)樓梯攝取的RGB彩色和深度圖像經(jīng)過(guò)處理信息融合，計(jì)算樓梯的 相關(guān)參數(shù)。
[0007] -種四觸角履帶機(jī)器人爬樓梯參數(shù)獲取方法，采用上述的四觸角履帶機(jī)器人爬樓 梯參數(shù)獲取系統(tǒng)進(jìn)行樓梯參數(shù)計(jì)算，其特征在于：其操作步驟如下： (1)相機(jī)標(biāo)定：利用張正友相機(jī)標(biāo)定法，獲取Kinect XB0X360攝像頭的參數(shù)矩陣K :

【權(quán)利要求】
1. 一種四觸角履帶機(jī)器人爬樓梯參數(shù)獲取系統(tǒng)，包括裝有控制電腦的四觸角履帶機(jī) 器人（1)和微軟公司的Kinect XB0X360攝像頭（2)，其特征在于：所述微軟公司的Kinect XB0X360攝像頭（2 )安裝在四觸角履帶機(jī)器人（1)上面，通過(guò)USB接口連接四觸角履帶機(jī)器 人（1)的控制電腦，獲取Kinect XB0X360攝像頭（2 )對(duì)樓梯（3 )攝取的RGB彩色和深度圖 像經(jīng)過(guò)處理信息融合，計(jì)算樓梯（3)的相關(guān)參數(shù)。
2. -種四觸角履帶機(jī)器人爬樓梯參數(shù)獲取方法，采用根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于四觸 角履帶機(jī)器人爬樓梯參數(shù)獲取系統(tǒng)進(jìn)行樓梯參數(shù)計(jì)算，其特征在于：其操作步驟如下： (2. 1)相機(jī)標(biāo)定：利用張正友相機(jī)標(biāo)定法，獲取Kinect XB0X360攝像頭（2)的參數(shù)矩陣 K ：
其中：f一相機(jī)的焦距；S-相機(jī)的扭曲系數(shù)；-主點(diǎn)偏置； (2. 2)圖像獲?。捍蜷_(kāi)Kinect XB0X360攝像頭（2)，獲取Kinect XB0X360的RGB圖像 和深度圖像數(shù)據(jù)； (2. 3)創(chuàng)建各計(jì)算節(jié)點(diǎn)：Kinect XB0X360攝像頭（2)的圖像數(shù)據(jù)包含RGB圖像和深度 圖像，各計(jì)算節(jié)點(diǎn)分別從上述圖像中計(jì)算與樓梯（3)相關(guān)的信息；本步驟（2. 3)包含以下計(jì) 算節(jié)點(diǎn)： ① 樓梯邊緣提?。豪肒inect XB0X360攝像頭（2)的RGB圖像數(shù)據(jù)，采用霍夫變換算 法提取樓梯（3)邊緣直線： -I-jrsm0| , 其中：P-圖像原點(diǎn)到直線的距離，直線的夾角； ② 計(jì)算樓梯踏步深度V :取樓梯三個(gè)相鄰邊緣為基準(zhǔn)，在圖像中取20*20區(qū)域的平均深 度值作為衡量，兩塊區(qū)域的深度差值即樓梯（3)踏步深度J ; ③ 計(jì)算樓梯踏步高度沒(méi):利用三角形相似性原理，解出樓梯（3)踏步高度沒(méi).?
其中：f_相機(jī)的焦距，h-樓梯相鄰兩個(gè)邊緣之間的圖像平面中的垂直高度，dp-樓梯踏 步的垂直面的深度值； ④ 計(jì)算樓梯傾角0 ;根據(jù)步驟②和③所求出的樓梯（3)踏步深度￠/和樓梯踏步高度仏 解出樓梯（3)傾角0 :
【文檔編號(hào)】G06T7/00GK104331884SQ201410590000
【公開(kāi)日】2015年2月4日 申請(qǐng)日期:2014年10月29日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月29日
【發(fā)明者】羅均, 劉恒利, 李恒宇, 蒲華燕, 謝少榮 申請(qǐng)人:上海大學(xué)