一种机器人视觉定位方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种机器人视觉定位方法及系统，通过采集包含特征球体的机器人的图像信息；对图像信息进行图像处理，识别出特征球体；对特征球体进行跟踪定位，确定机器人的实时坐标位置；获取目的地坐标位置；根据实时坐标位置以及目的地坐标位置，驱动机器人向目的地移动。本发明专利技术所提供的机器人视觉定位方法及系统，采用视觉定位的方法，定位方法简单易行、处理速度极快，成本较低，对机器人的体积、负担和成本都有很好的改善。并且能够根据当前位置以及目标位置，实时进行路线的调整，更加灵活，具有更好的实用性。

Robot vision positioning method and system

The invention discloses a robot vision positioning method and system, the image information collection contains characters of the ball robot; the image information for image processing, to identify the characteristics of the sphere sphere; feature tracking and positioning, real-time coordinate position determination robot; access destination coordinates; according to the real-time location and destination coordinates position drive mobile robot to the destination. Robot vision positioning method and system provided by the invention, the method of visual positioning, positioning method is simple, fast, low cost, the robot's volume, burden and cost have a very good improvement. And according to the current location and target location, real-time adjustment of the route, more flexible, better practical.

【技术实现步骤摘要】
一种机器人视觉定位方法及系统
本专利技术涉及视觉图像处理
，特别是涉及一种机器人视觉定位方法及系统。
技术介绍
机器人(Robot)是自动执行工作的机器装置。它既可以接受人类指挥，又可以运行预先编排的程序，也可以根据以人工智能技术制定的原则纲领行动。它的任务是协助或取代人类工作的工作，例如生产业、建筑业，或是危险的工作。现有的室内定位方法装置大多过于复杂，机器人搭载起来过于笨重而庞大，成本和造价也颇高。而采用磁条进行定位的方法，不仅体形笨重、处理速度较慢、成本较高，而且无法更改行走路线。随着视觉图像处理的兴起，用视觉方式来实现室内定位具有其特殊的优势。鉴于此，提供一种机器人视觉定位方法对本领域技术来说是非常有必要的。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种机器人视觉定位方法及系统，以解决现有依靠磁条来定位的技术体型笨重、处理速度较慢、成本较高、且无法更改行走路线的问题。为解决上述技术问题，本专利技术提供一种一种机器人视觉定位方法，包括：采集包含特征球体的机器人的图像信息；对所述图像信息进行图像处理，识别出所述特征球体；对所述特征球体进行跟踪定位，确定所述机器人的实时坐标位置；获取目的地坐标位置；根据所述实时坐标位置以及所述目的地坐标位置，驱动所述机器人向目的地移动。可选地，所述对所述图像信息进行图像处理，识别出所述特征球体包括：将所述图像信息从RGB颜色空间转换至HSV颜色空间；通过阈值分割的方法对转换后的图像进行分割，得到分割后球体的二值化图像；将所述二值化图像中球体的识别备选区域与预先建立的标准模板进行掩膜操作，判断二者的匹配相似度；当所述匹配相似度超过预设阈值时，将所述识别备选区域作为所述特征球体。可选地，在所述将所述图像信息从RGB颜色空间转换至HSV颜色空间之前还包括：对所述图像信息进行插值处理。可选地，在所述将所述二值化图像中球体的识别备选区域与预先建立的标准模板进行掩膜操作之前还包括：对所述二值化图像进行形态学滤波操作。可选地，所述对所述特征球体进行跟踪定位，确定所述机器人的实时坐标位置包括：计算所述特征球体的圆心、半径参数信息；确定跟踪识别领域，所述跟踪识别领域的中心为所述特征球体的圆心，半径为所述特征球体的半径的预设倍数；通过金字塔变换放缩所述跟踪识别领域，确定所述机器人的实时坐标位置。本专利技术还提供了一种机器人视觉定位系统，包括：摄像头、控制器、机器人以及特征球体；其中，所述特征球体搭载于机器人上，所述摄像头用于采集包含特征球体的机器人的图像信息；所述控制器用于对所述图像信息进行图像处理，识别出所述特征球体；对所述特征球体进行跟踪，确定所述机器人的实时坐标位置；根据所述实时坐标位置以及目的地坐标位置，生成驱动所述机器人向目的地移动的驱动指令，将所述驱动指令发送至所述机器人；所述机器人接收到所述驱动指令，驱动马达向目的地移动。可选地，所述摄像头设置在预设区域内的立柱支架上，可多角度进行旋转。可选地，所述控制器为嵌入式STM32芯片。可选地，所述控制器安装在所述立柱支架上。可选地，所述控制器通过蓝牙模块与所述机器人进行数据通信。本专利技术所提供的机器人视觉定位方法及系统，通过采集包含特征球体的机器人的图像信息；对图像信息进行图像处理，识别出特征球体；对特征球体进行跟踪定位，确定机器人的实时坐标位置；获取目的地坐标位置；根据实时坐标位置以及目的地坐标位置，驱动机器人向目的地移动。本专利技术所提供的机器人视觉定位方法及系统，采用视觉定位的方法，定位方法简单易行、处理速度极快，成本较低，对机器人的体积、负担和成本都有很好的改善。并且能够根据当前位置以及目标位置，实时进行路线的调整，更加灵活，具有更好的实用性。本专利技术通过将图像信息从RGB颜色空间转换至HSV颜色空间，通过阈值分割的方法对转换后的图像进行分割，得到分割后球体的二值化图像；将二值化图像中球体的识别备选区域与预先建立的标准模板进行掩膜操作，判断二者的匹配相似度；当匹配相似度超过预设阈值时，将识别备选区域作为所述特征球体。通过这样的设置，能够提高识别的速度以及准确率。并且，通过将图像转换至HSV颜色空间，能够减少光照不均匀对识别的影响，降低误识别率。本专利技术将图像信息从RGB颜色空间转换至HSV颜色空间之前，对图像信息进行插值处理，这样设置的好处是能够提高处理速度。本专利技术在将二值化图像中球体的识别备选区域与预先建立的标准模板进行掩膜操作之前，对二值化图像进行形态学滤波操作。通过这样的设置，能够剔除噪声对球体识别的影响。本专利技术通过在颜色相近的背景区域中采用领域识别算法，通过金字塔变换对领域进行放缩，在放缩后的领域范围中对球体进行识别，由于在领域范围内球体较为突出，识别率极高，因此能够保证对球体的实时追踪，并且识别速度较快，追踪球体非常稳定，抗干扰能力也很强。附图说明图1为本专利技术所提供的机器人视觉定位方法的一种具体实施方式的流程图；图2为本专利技术实施例中对特征球体进行识别的过程示意图；图3为本专利技术实施例中对特征球体进行跟踪定位的过程示意图；图4为本专利技术实施例提供的机器人视觉定位系统的装置示意图；图5为本专利技术所提供的机器人视觉定位系统的具体工作过程示意图。图4中：摄像头—1、控制器—2、机器人—3、特征球体—4。具体实施方式为了使本
的人员更好地理解本专利技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步的详细说明。显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术所提供的机器人视觉定位方法的一种具体实施方式的流程图如图1所示，该方法适用于机器人中，用以对机器人进行定位，具体可以由硬件和/或软件来实现，该方法具体包括：步骤S101：采集包含特征球体的机器人的图像信息；具体地，可以在机器人上搭载特征球体，该特征球体用于进行定位与跟踪。球体为一种高度对称的物体，能够很好的减少由于摄像头在各个角度拍摄下所带来的失真效果，其显著的集合特征通常被用来定位位置。在机器视觉中小球的识别问题可以简化为二维图像中圆形的识别。因此，本专利技术实施例通过对该特征球体进行识别跟踪，以便对机器人的位置进行定位跟踪。作为一种具体实施方式，在对室内进行视觉定位时，可以通过立柱上设置的摄像头对图像信息进行采集。步骤S102：对所述图像信息进行图像处理，识别出所述特征球体；现有的球体识别方法大多运算量偏大，或者误识别率较高，鲁棒性较差，对环境的抗干扰能力也较差，同时光照的照度不均也对小球的识别率产生较大影响。而且由于Camship本身在算法上的缺陷导致在对小球在颜色相近背景下，容易使得追踪框扩展到整个平面上，产生较大的追踪误差。基于此，本专利技术实施例提出了一种新的识别方法。参照图2，以识别球体为红色球体为例，本专利技术实施例中对特征球体进行识别的过程可以具体包括：步骤S1021：将所述图像信息从RGB颜色空间转换至HSV颜色空间；从摄像头中来获取RGB彩色图像。球体此时处于RGB颜色空间中，RGB颜色空间中对亮度的反应对于敏感，容易受到光照的影响，而HSV颜色空间中对光照度不敏感，所以在HSV颜色空间中分割红色区域可以很好的减少光照的影响。步骤S1022本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种机器人视觉定位方法，其特征在于，包括：采集包含特征球体的机器人的图像信息；对所述图像信息进行图像处理，识别出所述特征球体；对所述特征球体进行跟踪定位，确定所述机器人的实时坐标位置；获取目的地坐标位置；根据所述实时坐标位置以及所述目的地坐标位置，驱动所述机器人向目的地移动。

【技术特征摘要】
1.一种机器人视觉定位方法，其特征在于，包括：采集包含特征球体的机器人的图像信息；对所述图像信息进行图像处理，识别出所述特征球体；对所述特征球体进行跟踪定位，确定所述机器人的实时坐标位置；获取目的地坐标位置；根据所述实时坐标位置以及所述目的地坐标位置，驱动所述机器人向目的地移动。2.如权利要求1所述的机器人视觉定位方法，其特征在于，所述对所述图像信息进行图像处理，识别出所述特征球体包括：将所述图像信息从RGB颜色空间转换至HSV颜色空间；通过阈值分割的方法对转换后的图像进行分割，得到分割后球体的二值化图像；将所述二值化图像中球体的识别备选区域与预先建立的标准模板进行掩膜操作，判断二者的匹配相似度；当所述匹配相似度超过预设阈值时，将所述识别备选区域作为所述特征球体。3.如权利要求2所述的机器人视觉定位方法，其特征在于，在所述将所述图像信息从RGB颜色空间转换至HSV颜色空间之前还包括：对所述图像信息进行插值处理。4.如权利要求2所述的机器人视觉定位方法，其特征在于，在所述将所述二值化图像中球体的识别备选区域与预先建立的标准模板进行掩膜操作之前还包括：对所述二值化图像进行形态学滤波操作。5.如权利要求2所述的机器人视觉定位方法，其特征在于，所述对所述特征球体进行跟踪...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗晶，苏成悦，翁立宇，
申请(专利权)人：广东工业大学，
类型：发明
国别省市：广东,44