一种移动机器人定位方法、系统及产品技术方案

本发明专利技术公开一种移动机器人定位方法、系统及产品，涉及移动机器人定位领域。该方法包括：根据相机拍摄的2D图像确定待识别图案；确定待识别图案的极端点，根据极端点确定图案中心；获取相机的水平视角、水平像素分辨率以及物体在相机上的投影的像素当量；确定图案中心与相机焦点形成的夹角；获取激光雷达数据，根据夹角确定图案中心相对激光雷达的位置；根据图案中心相对激光雷达的位置确定图案中心相对激光雷达的位姿；根据位姿确定激光雷达相对图案中心的相对位姿；根据图案的绝对位姿确定激光雷达的绝对位姿；根据激光雷达相对基座标的位姿以及激光雷达的绝对位姿确定移动机器人的绝对位姿。本发明专利技术能够实现移动机器人的准确定位。位。位。

【技术实现步骤摘要】
一种移动机器人定位方法、系统及产品


[0001]本专利技术涉及移动机器人定位领域，特别是涉及一种移动机器人定位方法、系统及产品。

技术介绍

[0002]激光雷达是以发射激光束探测目标的位置、速度等特征量的激光雷达系统。激光雷达是激光技术与现代光电探测技术结合的先进探测方式，由发射系统、接收系统、信息处理等部分组成。激光雷达是目前定位选择的主流传感器，从2D激光雷达原理来说，基本上可以获取到当前环境的二维点云图，激光扫描出的点有准确度很高的深度信息，它可以在任意时刻得到某个物体特定高度水平面的2D轮廓，但它无法找到贴在平面墙体上的图片，因为平面图片不具有轮廓信息。
[0003]2D相机在视觉应用中通常是用在平面视觉领域，这是由2D成像理论内在特点决定的，因为没有深度信息。所以目前市面上的移动机器人大多都是用2D相机扫描贴在地面上的二维码等，因为地面上的二维码和移动机器人在同一个坐标系中，而贴在墙面上的图片和移动机器人不在同一个坐标系中，所以2D相机是无法通过墙面上的图案进行准确定位的。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种移动机器人定位方法、系统及产品，以解决无法准确定位的问题。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
[0006]一种移动机器人定位方法，相机焦点和激光雷达的传感中心在同一垂线上，包括：
[0007]根据相机拍摄的2D图像确定待识别图案；
[0008]确定所述待识别图案的极端点，并根据所述极端点确定图案中心；
>[0009]获取相机的水平视角、水平像素分辨率以及物体在所述相机上的投影的像素当量；
[0010]根据所述水平视角、所述水平像素分辨率、所述像素当量以及所述图案中心的横坐标确定所述图案中心与所述相机焦点形成的夹角；
[0011]获取激光雷达数据，并根据所述夹角确定所述图案中心相对所述激光雷达的位置；
[0012]根据所述图案中心相对所述激光雷达的位置确定所述图案中心相对所述激光雷达的位姿；所述位姿包括所述图案中心相对所述激光雷达的位置以及所述图案中心相对所述激光雷达的偏角；
[0013]根据所述位姿确定所述激光雷达相对所述图案中心的相对位姿；所述相对位姿包括所述激光雷达相对所述图案中心的相对位置以及所述激光雷达相对所述图案中心的相对偏角；
[0014]获取所述图案中心的绝对位姿，根据所述相对位姿和所述图案中心的绝对位姿确定所述激光雷达的绝对位姿；所述绝对位姿包括所述激光雷达的绝对位置以及所述激光雷达的绝对偏角；
[0015]获取所述激光雷达相对基座标的位姿，并根据所述激光雷达相对基座标的位姿、所述相对位姿以及所述绝对位姿确定移动机器人的绝对位姿。
[0016]可选的，所述根据所述水平视角、所述水平像素分辨率、所述像素当量以及所述图案中心的横坐标确定所述图案中心与所述相机焦点形成的夹角，具体包括：
[0017]利用所述水平视角、所述水平像素分辨率以及所述像素当量确定所述物体在相机上的投影到相机焦点的距离；
[0018]利用所述水平像素分辨率、所述像素当量以及所述图案中心的横坐标确定所述图案中心投影在水平方向上与所述图像中心的距离；
[0019]根据所述物体在相机上的投影到相机焦点的距离以及所述图案中心投影在水平方向上与所述图像中心的距离确定所述图案中心与所述相机焦点形成的夹角。
[0020]可选的，所述根据所述夹角确定所述图案中心相对所述激光雷达的位置，具体包括：
[0021]设定激光雷达数据集；
[0022]获取所述图案中心到所述激光雷达的直线距离；
[0023]根据所述激光雷达数据集、所述夹角以及所述图案中心到所述激光雷达的直线距离确定所述图案中心相对所述激光雷达的位置。
[0024]可选的，所述根据所述图案中心相对所述激光雷达的位置确定所述图案中心相对所述激光雷达的位姿，具体包括：
[0025]从所述激光雷达数据集中，选定以所述图案中心相对所述激光雷达的位置为中心，任一长度的一段激光雷达数据；
[0026]根据所述一段激光雷达数据进行直线拟合，确定拟合直线；
[0027]获取所述拟合直线的斜率；
[0028]根据所述斜率确定所述图案中心相对所述激光雷达的偏角；所述图案中心相对所述激光雷达的位置以及偏角为所述图案中心相对所述激光雷达的位姿。
[0029]可选的，所述根据所述位姿确定所述激光雷达相对所述图案中心的相对位姿，具体包括：
[0030]根据所述图案中心以及所述图案中心相对所述激光雷达的偏角确定所述激光雷达相对所述图案中心的相对位置；
[0031]根据所述图案中心相对所述激光雷达的偏角确定所述激光雷达相对所述图案中心的相对偏角。
[0032]可选的，所述根据所述相对位姿和所述图案中心的绝对位姿确定所述激光雷达的绝对位姿，具体包括：
[0033]设定所述图案中心的绝对位姿；所述图案中心的绝对位姿包括图案中心的绝对位置以及所述图案中心的绝对偏角；
[0034]根据所述激光雷达相对图案中心的相对位置以及所述图案中心的绝对位置确定所述激光雷达的绝对位置；
[0035]根据所述激光雷达相对图案中心的相对偏角以及所述图案中心的绝对偏角确定所述激光雷达的绝对偏角。
[0036]一种移动机器人定位系统，相机焦点和激光雷达的传感中心在同一垂线上，包括：
[0037]待识别图案确定模块，用于根据相机拍摄的2D图像确定待识别图案；
[0038]图案中心确定模块，用于确定所述待识别图案的极端点，并根据所述极端点确定图案中心；
[0039]像素当量确定模块，用于获取相机的水平视角、水平像素分辨率以及物体在所述相机上的投影的像素当量；
[0040]夹角确定模块，用于根据所述水平视角、所述水平像素分辨率、所述像素当量以及所述图案中心的横坐标确定所述图案中心与所述相机焦点形成的夹角；
[0041]图案中心相对激光雷达的位置确定模块，用于获取激光雷达数据，并根据所述夹角确定所述图案中心相对所述激光雷达的位置；
[0042]图案中心相对激光雷达的位姿确定模块，用于根据所述图案中心相对所述激光雷达的位置确定所述图案中心相对所述激光雷达的位姿；所述位姿包括所述图案中心相对所述激光雷达的位置以及所述图案中心相对所述激光雷达的偏角；
[0043]激光雷达相对图案中心的相对位姿确定模块，用于根据所述位姿确定所述激光雷达相对所述图案中心的相对位姿；所述相对位姿包括所述激光雷达相对所述图案中心的相对位置以及所述激光雷达相对所述图案中心的相对偏角；
[0044]激光雷达的绝对位姿确定模块，用于获取图案中心的绝对位姿，根据所述相对位姿和所述图案中心的绝对位姿确定所述激光雷达的绝对位姿；所述绝对位姿包括所述激光雷达的绝对位置以及所述激光雷达的绝对偏角；
[0045]移动机器人的绝对位姿确定模块，用于获取所述激光本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种移动机器人定位方法，其特征在于，相机焦点和激光雷达的传感中心在同一垂线上，包括：根据相机拍摄的2D图像确定待识别图案；确定所述待识别图案的极端点，并根据所述极端点确定图案中心；获取相机的水平视角、水平像素分辨率以及物体在所述相机上的投影的像素当量；根据所述水平视角、所述水平像素分辨率、所述像素当量以及所述图案中心的横坐标确定所述图案中心与所述相机焦点形成的夹角；获取激光雷达数据，并根据所述夹角确定所述图案中心相对所述激光雷达的位置；根据所述图案中心相对所述激光雷达的位置确定所述图案中心相对所述激光雷达的位姿；所述位姿包括所述图案中心相对所述激光雷达的位置以及所述图案中心相对所述激光雷达的偏角；根据所述位姿确定所述激光雷达相对所述图案中心的相对位姿；所述相对位姿包括所述激光雷达相对所述图案中心的相对位置以及所述激光雷达相对所述图案中心的相对偏角；获取所述图案中心的绝对位姿，根据所述相对位姿和所述图案中心的绝对位姿确定所述激光雷达的绝对位姿；所述绝对位姿包括所述激光雷达的绝对位置以及所述激光雷达的绝对偏角；获取所述激光雷达相对基座标的位姿，并根据所述激光雷达相对基座标的位姿、所述相对位姿以及所述绝对位姿确定移动机器人的绝对位姿。2.根据权利要求1所述的移动机器人定位方法，其特征在于，所述根据所述水平视角、所述水平像素分辨率、所述像素当量以及所述图案中心的横坐标确定所述图案中心与所述相机焦点形成的夹角，具体包括：利用所述水平视角、所述水平像素分辨率以及所述像素当量确定所述物体在相机上的投影到相机焦点的距离；利用所述水平像素分辨率、所述像素当量以及所述图案中心的横坐标确定所述图案中心投影在水平方向上与所述图像中心的距离；根据所述物体在相机上的投影到相机焦点的距离以及所述图案中心投影在水平方向上与所述图像中心的距离确定所述图案中心与所述相机焦点形成的夹角。3.根据权利要求1所述的移动机器人定位方法，其特征在于，所述根据所述夹角确定所述图案中心相对所述激光雷达的位置，具体包括：设定激光雷达数据集；获取所述图案中心到所述激光雷达的直线距离；根据所述激光雷达数据集、所述夹角以及所述图案中心到所述激光雷达的直线距离确定所述图案中心相对所述激光雷达的位置。4.根据权利要求3所述的移动机器人定位方法，其特征在于，所述根据所述图案中心相对所述激光雷达的位置确定所述图案中心相对所述激光雷达的位姿，具体包括：从所述激光雷达数据集中，选定以所述图案中心相对所述激光雷达的位置为中心，任一长度的一段激光雷达数据；根据所述一段激光雷达数据进行直线拟合，确定拟合直线；
获取所述拟合直线的斜率；根据所述斜率确定所述图案中心相对所述激光雷达的偏角；所述图案中心相对所述激光雷达的位置以及偏角为所述图案中心相对所述激光雷达的位姿。5.根据权利要求4所述的移动机器人定位方法，其特征在于，所述根据所述位姿确定所述激光雷达相对所述图案中心的相对位姿，具体包括：根据所述图案中心以及所述图案中心相对所述激光雷达的偏角确定所述激光雷达相对所述图案中心的相对位置；根据所述图案中心相对所述激光雷达的偏角确定所述激光雷达相对所述图案中心的相对偏角。6.根据权利要求5所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：寇昌，张国荣，刘建青，刘加春，
申请(专利权)人：大连日佳电子有限公司，
类型：发明
国别省市：