專利名稱：一種室內(nèi)環(huán)境中移動機器人定位標志點的快速識別方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于計算機視覺技術(shù)領(lǐng)域，實現(xiàn)對目標點的快速準確識別。
背景技術(shù)：
室內(nèi)環(huán)境下自主移動機器人有著廣泛的用途，如貨物搬運，環(huán)境監(jiān)控等。移動器人實現(xiàn)自主性的前提是自主定位?，F(xiàn)有的移動機器人自主定位方法中最常用的有兩種。第一種是用特殊材料(磁感、電感等)鋪設(shè)固定路徑，機器人通過感知特殊材料，跟蹤設(shè)定的路徑。該方法成本高，且限定了移動機器人的運動空間，降低了自主性。第二種方法是設(shè)置人工標志點，通過識別標志點，機器人實現(xiàn)自主定位。該方法需要在機器人的工作空間內(nèi)設(shè)置足夠多的標志點從而保證機器人能及時的修正自身的位置誤差。兩種方法都存在不易擴展的缺點，當移動機器人改變工作環(huán)境時，原有的定位方法失效，需要重新鋪設(shè)路徑或者設(shè)置豐不志點。事實上，室內(nèi)環(huán)境中存在大量的自然特征點可以作為標志點為移動機器人導(dǎo)航，如門窗的邊緣等。其中最顯著的是天花板上的日光燈。通常情況下在室內(nèi)環(huán)境中每個矩形燈罩包含兩個日光燈為一組，且日光燈均勻的分布在天花板上(如

圖1)。本發(fā)明選擇燈罩的角點作為自然標志點為移動機器人導(dǎo)航。選擇燈罩的角點有如下優(yōu)點·相對于室內(nèi)環(huán)境中的其它部分，天花板視覺背景單調(diào)；·移動物體不會阻擋攝像機的視野；·在拍攝的圖像中，日光燈所占的圖像部分的強度信息遠遠高于圖像的其它部分，不存在對光線變化敏感的問題；·燈罩的角點為環(huán)境中已存在的自然特征點，無需人工安裝；·當相機垂直對著天花板的時候，天花板視覺具有尺度不變性，只需要考慮圖像的旋轉(zhuǎn)，簡化了攝像機的成像模型。本發(fā)明針對該類型的標志點，提出了一種快速準確的識別方法。

發(fā)明內(nèi)容
為解決傳統(tǒng)移動機器人定位技術(shù)中需要人工設(shè)置標志點，且定位技術(shù)不易擴展的問題，本發(fā)明提出利用室內(nèi)環(huán)境中的自然特征點(燈罩角點)為標志點，通過對該類標志點的識別，實現(xiàn)對移動機器人的精確定位。為實現(xiàn)標志點的準確識別，本發(fā)明提出如下方法步驟1，將攝像機安裝在移動機器人上，調(diào)整光軸方位，使攝像機的成像平面平行于天花板(如圖2)。步驟2，顏色分割攝像機抓取的圖像。將分割的結(jié)果保存為一個二值圖像Ia，其中高于閾值的像素點被認為是前景像素點(像素值為I)，低于閾值的像素點被認為是背景像素點(像素值為O)。步驟3，對二值圖像進行形態(tài)學(xué)處理，先使用膨脹算子然后再使用腐蝕算子，從而去除圖像前景像素中的“洞”和“凹”的部分，處理結(jié)果仍然保存在二值圖像Ia中。
步驟4，創(chuàng)建方陣M(2r+1)
權(quán)利要求
1.一種室內(nèi)環(huán)境中移動機器人定位標志點的快速識別方法，該方法通過對采集圖像的二值圖像分割，圖像形態(tài)學(xué)處理，候選特征點的搜索與分類，候選特征點的質(zhì)心求取，實現(xiàn)對定位標志點的快速可靠識別，進而實現(xiàn)對移動機器人的定位導(dǎo)航，該方法的特征是選取日光燈燈罩角點作為定位標志點，無需人工設(shè)置標志點；攝像機采集的原始圖像的二值分割；二值圖像的形態(tài)學(xué)處理；候選特征點的搜索與分類；每類候選特征點的權(quán)重質(zhì)心求取。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種室內(nèi)環(huán)境中移動機器人定位標志點的快速識別方法，圖像二值分割的特征是不需要對采集到的原始圖像做任何顏色空間的變換，直接二值分割原始圖像，原始圖像可以是任意格式的彩色圖像或者灰度圖像。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種室內(nèi)環(huán)境中移動機器人定位標志點的快速識別方法， 二值圖像的形態(tài)學(xué)處理的特征是先使用膨脹算子，再使用腐蝕算子，從而消除二值圖像中 “洞”和“凹”的部分。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種室內(nèi)環(huán)境中移動機器人定位標志點的快速識別方法，候選特征點搜索的特征是遍歷二值圖像Ia的邊界點，以邊界點為中心提取子圖像/，對每個子圖像實施
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種室內(nèi)環(huán)境中移動機器人定位標志點的快速識別方法，候選特征點分類的特征是所有被半徑為4的圓包圍的候選特征點屬于同一類。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種室內(nèi)環(huán)境中移動機器人定位標志點的快速識別方法，每類候選特征點權(quán)重質(zhì)心求取的特征是候選特征點的權(quán)重選取為
全文摘要
本發(fā)明提出了一種室內(nèi)環(huán)境中移動機器人定位標志點的快速圖像識別方法，屬于計算機視覺技術(shù)。該方法通過對攝像機采集圖像的二值分割，形態(tài)學(xué)處理，候選特征點搜索與分類，以及求取候選特征點的權(quán)重質(zhì)心，可以準確的識別天花板燈罩的角點。該方法不受環(huán)境光線強度變化的影響，識別精度高、速度快，滿足移動機器人實時精確定位的要求。
文檔編號G06K9/60GK103020632SQ20121047335
公開日2013年4月3日 申請日期2012年11月20日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月20日
發(fā)明者賈英民, 陳霄漢, 王龍輝 申請人:北京航空航天大學(xué)