用于估计移动元件相对于参考方向的角偏差的方法技术

本发明专利技术涉及用于估计移动元件相对于参考方向的角偏差的方法，该方法包括下面的步骤：获取代表移动元件的参考方向的参考图像(101)；获取代表移动元件的当前方向的当前图像(102)；识别在参考图像中和在当前图像中的兴趣点(103)；确定至少两对兴趣点(104)，一对由当前图像的兴趣点和在参考图像中的对应于其的兴趣点构成；通过使用在前述步骤中识别的至少两对点来确定在移动元件的当前方向和参考方向之间的角偏差(105)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术设及，并可特别应用于 导航场。
技术介绍
为了估计移动元件（例如机器人）的路线，第一种技术在于使用它的测距法，也就 是说使用对它的移动的测量。为了那个目的，可使用来自各种板载传感器的测量。因此对 于有轮机器人，可能使用位于轮子中的旋转编码器类型的里程表。运种技术的缺点中的一 个是，它产生随着时间的过去而明显漂移的估计。 存在的第二种技术在于实现度量传感器，例如激光遥测计或3D摄像机，W便得 到一个人相对于表示导航环境的地图的方向角。依赖于运种技术的方法由首字母缩略词 SLAM(同时定位与地图构建）表示，在运种情况下地图同样在机器人的导航期间被构造和 丰富。运个解决方案具有几个缺点。运是因为将运些传感器集成在机器人的架构内是必须 的。运设及高实现成本并需要相当大的计算能力，W便产生地图并确定机器人的位置。 存在的第=种技术基于六轴惯性单元的使用。运个惯性单元通常由=个巧螺仪和 =个加速计构成，并可特别提供机器人的路线。运样的单元同样受到测量漂移现象的影响， 否则非常昂贵。运种技术因此并不适合于在具有低实现成本的机器人中实现。 阳〇化]因此，看来好像机器人设计者没有允许他们得到精确的路线估计同时最小化实现 成本的可采用的技术。
技术实现思路
本专利技术的目的特别是补偿前面提到的缺点。 为此目的，本专利技术的主题是， 该方法包括下面的步骤：获取代表移动元件的参考方向的参考图像；获取代表移动元件的 当前方向的当前图像；识别在参考图像中和在当前图像中的兴趣点；确定至少两对兴趣 点，一对由在当前图像中识别的兴趣点和在参考图像中的对应于其的兴趣点构成；通过使 用在前一步骤中识别的至少两对点来确定在移动元件的当前方向和参考方向之间的角偏 差。 用于估计机器人相对于参考方向的角偏差的方法的使用使避免作为测距法的特 性的估计误差变得可能。 根据本专利技术的一个方面，兴趣点与对应于二进制矢量的描述符相关联，确定所述 对的步骤通过W下来实现：两个两个地比较运些矢量，当两个兴趣点的两个矢量被考虑为 相对于与其它兴趣点相关联的其它候选矢量最接近时，两个兴趣点被识别出。 作为示例，沿着相对于移动元件固定的标准正交参考系的=个轴X、Y、Z确定角偏 差。 在一个实施例中，该方法包括验证角偏差的估计的质量的步骤，当匹配的兴趣点 的对的数量超过预定义的口限值时，质量被考虑为是足够的。 根据本专利技术的一个方面，当质量被考虑为是不足时，获取新参考图像。 有利地，运个质量控制使当移动元件移动时保持可靠的角偏差的估计变得可能。 作为示例，根据兴趣点的质量来调整参考图像的刷新率，根据正确的兴趣点的水 平来估计所述质量，且运个水平一旦低于预定义的口限值，参考图像就被更新。 作为示例，根据在当前图像中识别的兴趣点之间的估计的平均距离来调整当前图 像的刷新率，当兴趣点接近彼此时，刷新率增加。 作为示例，参考方向对应于移动元件需要跟随W便移动的目标路线，用于控制移 动元件的移动的命令被确定并应用，W便最小化通过该方法估计的角偏差。 作为示例，选择参考图像，使得它保持至少部分地在负责获取当前图像的传感器 的视场中，使得预定义的最小数量的兴趣点可被匹配。 在一个实施例中，相对于移动元件需要跟随W便移动的目标路线，最初估计的角 偏差是a弧度。参考方向于是对应于目标路线，其中-a/2弧度的角偏差被加到所述目标 路线，用于控制移动元件的移动的命令被确定并应用，使得随后估计的角偏差尽可能接近 +曰/2弧度。 根据本专利技术的一个方面，参考图像由在移动元件上并在拍摄的时刻指向参考方向 的图像传感器得到。 本专利技术的主题也是用于估计在相对于导航空间固定的参考点上的移动元件的角 位置的方法，该方法包括下列步骤：获取由覆盖导航空间的多个图像构成的全景，全景的一 个图像代表离开移动元件的方向；通过测距法估计移动物体的角位置；从全景的图像选择 参考图像，所述图像对应于在前一步骤中估计的角位置；精确地估计移动元件的角位置，所 述角位置从通过应用用于估计角偏差的方法而估计的角漂移推测出。 作为示例，移动元件是机器人。运个机器人可具有人形类型。 可选地，移动元件可W是汽车。 本专利技术的主题也是包括适合于实现上面所述的方法的单元的人形机器人。 本专利技术的主题也是计算机程序，其具有用于在程序由数据处理模块执行时执行上 面所述的方法的指令。【附图说明】 本专利技术的其它特征和优点将借助于接下来的描述而出现，该描述作为例证被提供 且没有暗示限制且关于附图被编写，在附图当中： 图1示意性示出用于估计相对于参考方向的角偏差的方法的步骤，所述参考方向 与参考图像相关联，其在描述的其余部分中被称为参考图像； 图2提供使用用于估计角漂移的方法的机器人的轨迹的控制的技术示例； 图3提供图像的示例，其中兴趣点被检测到； 图4示出一对匹配的点并说明角偏差可从两个图像被确定的方式； 图5提供可通过应用用于识别一致对的技术（例如RANSAC)来得到的结果的示 例； 图6提供用于估计移动元件的绝对角位置的方法的简化图示； 图7示意性示出用于估计绝对角位置的方法的学习阶段； 图8示出选择全景中的参考图像的方式和机器人的绝对角位置可如何被估计； 图9示出使用绝对角位置的估计来控制机器人的旋转移动的方式； 图10示出人形机器人。【具体实施方式】 在本描述中，使用在机器人上且更具体地在人形机器人上的实现的示例描述了本 专利技术。然而，本专利技术可应用于任何移动元件。特别是，本专利技术可应用于任何类型的车辆、轮 船或飞机。 本专利技术的主题特别是用于估计机器人相对于参考方向的角偏差的方法。运个相对 角偏差被定义为在估计的时刻在所述参考方向和机器人的方位之间的角度。在估计的时刻 的机器人的方位也被称为当前方向。作为示例，从参考方向顺时针确定运个角度的值。 有利地，机器人的相对角偏差的估计可用于精确地控制它的移动，特别是W便执 行在给定角度下绕着固定点的旋转或执行在给定方向上的直线中的移动。而且，该方法允 许对机器人的绝对位置的估计。 图1示意性示出用于估计机器人的方位相对于参考方向的角偏差的方法的步骤， 所述参考方向与在本描述的其余部分中被称为参考图像的图像相关联。 首先，确定（100)被称为目标路线的待达到的路线值。作为示例，运个目标路线值 对应于当角偏差在二维坐标系中被估计时的角度，否则作为示例，对应于当角偏差在=维 坐标系中被估计时对应于缔度和经度的一组两个角度。在一个实施例中且在人形机器人的 情况下，目标路线可被选择为机器人的方位，所述方位作为示例对应于垂直于机器人的胸 膛的矢量，其穿过它的中屯、并指向前方。 然后获取（101)参考图像。可使用机器人上的图像传感器来得到参考图像。运个 参考图像代表参考方向，相对于该参考方向的机器人的相对角偏差由该方法估计。在优选 实施例中，当图像传感器位于参考方向上时，参考图像是获取的图像。 在被称为当前时刻的给定时刻按时地获取（102)当前图像。作为示例，运个当前 图像对应于在当前时刻从在机器人上的图像传感器获取的图像。在人形机器人的情况下， 运个图像传感器可位于头部上，所述头部能够相对于机器人的身体是固定或移动的。 然后在参考图像中和在当前图像中识别（103) -组兴趣点。 W44] 为了本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于估计移动元件相对于参考方向的角偏差的方法，所述方法包括下面的步骤：获取代表所述移动元件的参考方向的参考图像(101)；获取代表所述移动元件的当前方向的当前图像(102)；识别在所述参考图像中和在所述当前图像中的兴趣点(103)；确定至少两对兴趣点(104)，一对兴趣点由在所述当前图像中的兴趣点和在所述参考图像中的对应于所述当前图像中的兴趣点的兴趣点构成；通过使用在前述步骤中识别的至少两对点来确定在所述移动元件的所述当前方向和所述参考方向之间的所述角偏差(105)。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：E·维贝尔，F·迪里耶，A·德拉福尔泰利，B·斯特乌克斯，S·博纳贝尔，
申请(专利权)人：奥尔德巴伦机器人公司，阿米妮斯开发方法和工业过程研究协会，
类型：发明
国别省市：法国;FR