【技术实现步骤摘要】
一种基于多相机的室内移动机器人定位方法
本专利技术属于机器人定位导航领域，涉及一种基于多相机的室内移动机器人定位方法，可用于生成室内移动机器人的移动轨迹。
技术介绍
移动机器人的智能化为人们提供了更好的服务，但是高度智能化的前提是机器人对环境的感知以及对自身位置的掌握，因此移动机器人的定位问题成为研究的热门。室外场景中的定位技术依赖基于GPS的传感器，得益于GPS的覆盖面积与定位精度，移动机器人的室外定位技术较为成熟，能够对机器人进行高精度的定位。室内场景更加复杂，由于信号与墙壁的干扰，GPS在室内无法保证定位的精度，但是室内环境的视觉信息比较丰富，环境特征更具有标志性，移动机器人借助自身传感器采集这些特征信息，构建算法模型实现自主定位。但是自主定位算法运算量较大，且易受环境光照与噪声的影响，这导致自主定位算法形成的机器人移动轨迹与实际情况之间存在偏差，为了评估机器人自主定位算法的定位精度，不少依赖外部传感器的室内定位方法与轨迹生成系统被提出。近年来应用于机器人室内导航的室内定位技术已经取得一定进展，通过采集室内环境...
【技术保护点】
1.一种基于多相机的室内移动机器人定位方法，其特征在于，包括以下步骤：/nS1、利用棋盘格标定板对用于定位的各个单目工业相机进行内参标定，得到投影过程中的内参参数，构建针孔相机模型；/nS2、调整各个单目工业相机的拍摄角度，搭建场景布局，利用特殊标记物对各个单目工业相机的外参进行标定，得到相机在世界坐标系中的位姿；/nS3、各个单目工业相机采集包含机器人的图像，机器人带有标记物；利用相关滤波跟踪器与角点检测器对相机采集图像中的特征进行提取，得到标记物角点特征的位置信息；/nS4、利用标记物角点特征的位置信息和相机的内参描述各个相机与标记物之间的位置关系，令标记物代表机器人，...
【技术特征摘要】
1.一种基于多相机的室内移动机器人定位方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、利用棋盘格标定板对用于定位的各个单目工业相机进行内参标定，得到投影过程中的内参参数，构建针孔相机模型；
S2、调整各个单目工业相机的拍摄角度，搭建场景布局，利用特殊标记物对各个单目工业相机的外参进行标定，得到相机在世界坐标系中的位姿；
S3、各个单目工业相机采集包含机器人的图像，机器人带有标记物；利用相关滤波跟踪器与角点检测器对相机采集图像中的特征进行提取，得到标记物角点特征的位置信息；
S4、利用标记物角点特征的位置信息和相机的内参描述各个相机与标记物之间的位置关系，令标记物代表机器人，得到机器人在世界坐标系中的坐标；
S5、利用线程池实现多相机协同定位机制，对多个定位结果进行融合，进一步提高机器人在世界坐标系中的坐标的精度。
2.根据权利要求1所述的一种基于多相机的室内移动机器人定位方法，其特征在于，所述步骤S1中，单目相机的内参标定经由张正友标定法进行，具体是利用两个平面之间的单应性求解内参矩阵K，如式(1)所示：
其中，H为棋盘格平面与待标定相机图像平面之间的3*3单应变换矩阵，h1、h2和h3表示H中的列向量，内参矩阵K由焦距fx和fy以及主点坐标cx和cy组成；R为旋转矩阵；t为平移向量。
3.根据权利要求2所述的一种基于多相机的室内移动机器人定位方法，其特征在于，所述步骤S2，具体按照以下步骤进行：
S21、根据每个单目工业相机的拍摄角度确定每个相机对标记物的有效观测范围，在搭建多相机场景布局时确保各个相机的有效观测范围有一部分重叠，消除定位范围内的视觉盲区；
S22、采用Apriltag这一特殊标记物作为各台相机确定外参的参照物，求解Apriltag标记物平面与相机图像平面之间的单应变换H2，如式(2)所示：
其中，X和Y为标记物平面3D点坐标，以标记物平面为基础建立参考坐标系，此时参考坐标系的o-xy平面与标记物平面重合，3D点的坐标Z值为0，x和y为像素点坐标，由3D点投影至图像平面形成，这样的关系构成多个3D-2D点对；s表示此次变化的尺度信息；H2为待求解的单应矩阵；
S23、利用已知的相机内参K与求解得到的单应变换H2，求解相机在借助标记物设置的世界坐标系中的位姿R2与t2如式(3)所示：
H2＝K[R2t2][h1h2h3]＝K[r1r2t2](3)
其中，R2为3*3旋转矩阵，r1和r2为R2中前两个列向量；t2为3*1平移向量。
4.根据权利要求3所述的一种基于多相机的室内移动机...
【专利技术属性】
技术研发人员：张亮，朱光明，汪火良，孙煊溢，
申请(专利权)人：杭州普锐视科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33
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