基于红外路标的移动机器人定位系统和方法

摘要

本发明公开了一种基于红外路标的移动机器人室内定位系统。系统结构在于：采用红外发射二极管制作点阵路标，并贴附于室内天花板上；广角红外摄像机固定在移动机器人身上，向上拍摄红外路标；通过机器人身上的计算机进行图像分析、实时计算出机器人的位姿。本发明所述定位系统可以用于移动机器人在较大范围的室内场所的定位，且计算速度快、定位精度高、抗干扰性强。

主权项

一种基于红外路标的移动机器人室内定位系统，该系统包括：点阵式主动红外路标，贴附于室内天花板上，为m×m型点阵式，红外路标的世界坐标值被预先确定，其中m是大于等于3的整数；广角红外摄像机，固定在移动机器人身上，用于捕捉红外图像，广角摄像机的内参和畸变参数被预先标定，其初始单应矩阵H0也被预先确定；计算机单元，用于从广角红外摄像机接收所述红外图像，并对红外图像进行畸变校正及图像预处理操作，并根据处理后的红外图像来检测和识别红外路标，然后利用初始单应矩阵H0，采用扩展单应矩阵定位对移动机器人进行定位计算，其中世界坐标XY平面建立在路标平面上，摄像机运动平面与路标平面平行，摄像机的运动包括平行移动以及以地面的垂线为旋转轴做旋转运动，扩展单应矩阵定位进一步包括：利用运动的相对性，将固定在机器人身上的摄像机相对于路标平面的旋转平移运动，转化为路标相对于摄像机坐标系的旋转平移运动；通过假设单应矩阵不变来计算出虚拟路标的位置，由虚拟路标与实际路标之间的位姿差异推算出摄像机的位姿变化，从而达到移动机器人定位的目的。