基于深度摄像头的机器人快速定位与姿态估计方法

摘要

本发明公开了一种基于深度摄像头的机器人快速定位与姿态估计方法，所述深度摄像头固定安装在机器人主体上，并且保持相对于机器人主体的位置不变，所述方法通过深度摄像头获取机器人在运动过程环境中的深度图像，再对深度图像进行缩放、角点检测、角点特征提取，然后对相似特征进行匹配，最后通过最小二乘法获取机器人在智能移动过程中的旋转矩阵R与平移矩阵T。本发明的基于深度摄像头的机器人快速定位与姿态估计方法能够提高机器人定位及姿态估计中的准确性，能够有效降低图像处理时间并且提升处理图像速度。

主权项

一种基于深度摄像头的机器人快速定位与姿态估计方法，所述深度摄像头固定地安装在机器人主体上，并且保持相对于机器人主体的位置不变，所述方法包括以下步骤：(1)、深度摄像头获取机器人在运动过程环境中的深度图像P1、P2，其中，深度图像P1为时刻t采集的数据信息，深度图像P2为时刻t之后采集的数据信息；(2)、利用高斯金字塔方法对(1)中获取的深度图像P1、P2进行缩放，其中，将深度图像P1缩小为p1，缩放系数为k1；将深度图像P2缩小为p2，缩放系数为k2；(3)、利用Fast角点检测算法对(2)中缩放后的图像p1、p2进行角点检测；(4)、利用Sift算法对检测到的角点进行特征提取；(5)、利用Knn算法对相似特征进行匹配；(6)、利用(5)中的匹配结果，通过最小二乘法获取机器人在智能移动过程中的旋转矩阵R与平移矩阵T，R与T的矩阵形式如下：$R=\left[\begin{array}{cccc}{r}_{11}& r_{12}& r_{13}& 0\\ r_{21}& r_{22}& r_{23}& 0\\ r_{31}& r_{32}& r_{33}& 0\\ 0& 0& 0& 1\end{array}\right],$其中，r11，r12，…，r33这9个参数表示深度摄像头随着机器人旋转导致图像的旋转及缩放；$T=\left[\begin{array}{cccc}1& 0& 0& 0\\ 0& 1& 0& 0\\ 0& 0& 1& 0\\ T_x& T_y& T_z& 1\end{array}\right],$其中，Tx，Ty，Tz分别表示在x、y、z方向的平移，机器人的位置为机器人从原点出发时每次位置变化T的累计。