一種機器人輔助定位方法及裝置制造方法及圖紙

本申請提供了一種機器人輔助定位方法及裝置，預先通過巡檢機器人的紅外探測器獲取目標區域的地物景象的紅外圖像作為基準圖像，方法包括：獲取巡檢機器人通過紅外探測器采集的實時圖像，實時圖像為巡檢機器人行進至目標區域的預定位置范圍時采集的實時圖像；將實時圖像與目標區域的基準圖像按預設的圖像匹配算法進行圖像匹配，并通過匹配結果確定巡檢機器人偏離預定位置的偏差；基于偏差確定巡檢機器人的位置。本申請提供的機器人輔助定位方法及裝置適用于經常執行夜間巡檢任務的變電站巡檢機器人的定位，且定位精度較高。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及導航及定位
，尤其涉及一種機器人輔助定位方法及裝置。
技術介紹
目前，機器人的導航和定位通常采用基于圖像的景象匹配技術，由于可見光圖像易于獲取、成本低廉而且成像清晰度較好，景象匹配所用圖像絕大部分為可見光圖像。然而可見光圖像對于光照度、氣候條件等較為敏感，不僅增大了匹配算法的復雜度，而且也不適合用于經常執行夜間巡檢任務的變電站巡檢機器人。
技術實現思路
有鑒于此，本專利技術提供了一種機器人輔助定位方法及裝置，用于解決現有技術中可見光圖像對于光照度、氣候條件等較為敏感，不僅增大了匹配算法的復雜度，而且也不適合用于經常執行夜間巡檢任務的變電站巡檢機器人的問題，其技術方案如下：一種機器人輔助定位方法，預先通過巡檢機器人的紅外探測器獲取目標區域的地物景象的紅外圖像作為基準圖像，所述方法包括：獲取所述巡檢機器人通過紅外探測器采集的實時圖像，所述實時圖像為所述巡檢機器人行進至所述目標區域的預定位置范圍時采集的實時圖像；將所述實時圖像與所述目標區域的基準圖像按預設的圖像匹配算法進行圖像匹配，并通過匹配結果確定所述巡檢機器人偏離所述預定位置的偏差；基于所述偏差確定所述巡檢機器人的位置。其中，所述將所述實時圖像與所述目標區域的基準圖像按預設的圖像匹配算法進行圖像匹配，包括：分別采用基于灰度相關的匹配算法、基于多區域相關的匹配算法以及基于共性特征的匹配算法對所述實時圖像和所述目標區域的基準圖像進行匹配，獲得第一定位偏差和第一匹配置信度、第二定位偏差和第二匹配置信度，以及第三定位偏差和第三匹配置信度。其中，所述通過匹配結果確定所述巡檢機器人偏離所述預定位置的偏差，包括：依據所述第一匹配置信度確定所述第一定位偏差的權重，依據所述第二匹配置信度確定所述第二定位偏差的權重，并依據所述第三匹配置信度確定所述第三定位偏差的權重；通過所述第一定位偏差和第一定位偏差的權重、所述第二定位偏差和所述第二定位偏差的權重，以及所述第三定位偏差和所述第三定位偏差的權重確定所述巡檢機器人偏離所述預定位置的偏差。其中，所述采用基于共性特征的匹配算法對所述基準圖像和所述實時圖像進行匹配，包括：對所實時圖像進行預處理，獲得與所述基準圖像具有相同分辨率的目標圖像；分別從所述基準圖像和所述目標圖像中提取共性特征；將從所述基準圖像中提取的共性特征與從所述目標圖像中提取的共性特征，采用基于松弛標記的圖像匹配算法進行匹配。其中，所述對所實時圖像進行預處理，獲得與所述基準圖像具有相同分辨率的目標圖像，包括：利用所述紅外探測器的姿態信息和所述巡檢機器人的姿態信息對所述目標區域的實時圖像進行仿射變換；基于所述巡檢機器人上設置的高度信息獲取設備獲取的高度信息對所述仿射變換后的圖像進行尺度變換，獲得與所述基準圖像具有相同分辨率的目標圖像。一種機器人輔助定位裝置，所述裝置包括：基準圖像獲取模塊、實時圖像獲取模塊、圖像匹配模塊、位置偏差確定模塊和定位模塊；所述基準圖像獲取模塊，用于預先通過巡檢機器人的紅外探測器獲取目標區域的地物景象的紅外圖像作為基準圖像；所述實時圖像獲取模塊，用于獲取所述巡檢機器人通過紅外探測器采集的實時圖像，所述實時圖像為所述巡檢機器人行進至所述目標區域的預定位置范圍時采集的實時圖像；所述圖像匹配模塊，用于將所述實時圖像獲取模塊獲取的所述實時圖像與所述基準圖像獲取模塊獲取的所述目標區域的基準圖像按預設的圖像匹配算法進行圖像匹配；所述位置偏差確定模塊，用于通過所述圖像匹配模塊的匹配結果確定所述巡檢機器人偏離所述預定位置的偏差；所述定位模塊，用于基于所述位置偏差確定模塊確定的所述偏差確定所述巡檢機器人的位置。其中，所述圖像匹配模塊，包括：第一匹配模塊、第二匹配模塊和第三匹配模塊；所述第一匹配子模塊，用于采用基于灰度相關的匹配算法對所述實時圖像與所述目標區域的基準圖像進行匹配，獲得第一定位偏差和第一匹配置信度；所述第二匹配子模塊，用于采用基于多區域相關的匹配算法對所述實時圖像與所述目標區域的基準圖像進行匹配，獲得第二定位偏差和第二匹配置信度；所述第三匹配子模塊，用于采用基于共性特征的匹配算法對所述實時圖像與所述目標區域的基準圖像進行匹配，獲得第三定位偏差和第三匹配置信度。其中，所述位置偏差確定模塊，包括：權重確定子模塊和位置偏差確定子模塊；所述權重確定子模塊，用于依據所述第一匹配置信度確定所述第一定位偏差的權重，依據所述第二匹配置信度確定所述第二定位偏差的權重，并依據所述第三匹配置信度確定所述第三定位偏差的權重；所述位置偏差確定子模塊，用于通過所述第一定位偏差和第一定位偏差的權重、所述第二定位偏差和所述第二定位偏差的權重，以及所述第三定位偏差和所述第三定位偏差的權重確定所述巡檢機器人偏離所述預定位置的偏差。其中，所述第三匹配子模塊包括：預處理子模塊、特征提取子模塊和特征匹配子模塊；所述預處理子模塊，用于對所實時圖像進行預處理，獲得與所述基準圖像具有相同分辨率的目標圖像；所述特征提取子模塊，用于分別從所述基準圖像和所述預處理子模塊處理得到的所述目標圖像中提取共性特征；所述特征匹配子模塊，用于將所述特征提取子模塊從所述基準圖像中提取的共性特征與從所述目標圖像中提取的共性特征，采用基于松弛標記的圖像匹配算法進行匹配。其中，所述預處理子模塊包括：仿射變換子模塊和尺度變換子模塊；所述仿射變換子模塊，利用所述紅外探測器的姿態信息和所述巡檢機器人的姿態信息對所述目標區域的實時圖像進行仿射變換；所述尺度變換子模塊，用于基于所述巡檢機器人上設置的高度信息獲取設備獲取的高度信息對所述仿射變換子模塊進行仿射變換后的圖像進行尺度變換，獲得與所述基準圖像具有相同分辨率的目標圖像。上述技術方案具有如下有益效果：本專利技術實施例提供的機器人輔助定位方法及裝置，可獲取巡檢機器人行進至目標區域的預定位置范圍時采集的地物景象的實時紅外圖像，并將該實時圖像與預先獲取的基準圖像按預設的圖像匹配算法進行圖像匹配，并通過匹配結果確定巡檢機器人偏離預定位置的偏差，基于偏差確定巡檢機器人的位置。本專利技術提供的機器人輔助定位方法及裝置，將地物景象的實時紅外圖像與基準圖匹配，由于紅外圖像對于光照度、氣候條件等不敏感，因此，實時圖與基準圖的匹配精度較高，相應的巡檢機器人的定位較準確，且適用于經常執行夜間巡檢任務的變電站巡檢機器人。附圖說明為了更清楚地說明本專利技術實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本專利技術的實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據提供的附圖獲得其他的附圖。圖1為本專利技術實施例提供的機器人輔助定位方法的一流程示意圖；圖2為本專利技術實施例提供的機器人輔助定位方法的另一流程示意圖；圖3為本專利技術實施例提供的機器人輔助定位方法中，基于共性特征的匹配算法對實時圖像和目標區域的基準圖像進行匹配的實現過程的流程示意圖；圖4為本專利技術實施例提供的機器人輔助定位裝置的結構示意圖。具體實施方式下面將結合本專利技術實施例中的附圖，對本專利技術實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本專利技術一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒緦＠夹g中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種機器人輔助定位方法，其特征在于，預先通過巡檢機器人的紅外探測器獲取目標區域的地物景象的紅外圖像作為基準圖像，所述方法包括：獲取所述巡檢機器人通過紅外探測器采集的實時圖像，所述實時圖像為所述巡檢機器人行進至所述目標區域的預定位置范圍時采集的實時圖像；將所述實時圖像與所述目標區域的基準圖像按預設的圖像匹配算法進行圖像匹配，并通過匹配結果確定所述巡檢機器人偏離所述預定位置的偏差；基于所述偏差確定所述巡檢機器人的位置。

【技術特征摘要】
1.一種機器人輔助定位方法，其特征在于，預先通過巡檢機器人的紅外探測器獲取目標區域的地物景象的紅外圖像作為基準圖像，所述方法包括：獲取所述巡檢機器人通過紅外探測器采集的實時圖像，所述實時圖像為所述巡檢機器人行進至所述目標區域的預定位置范圍時采集的實時圖像；將所述實時圖像與所述目標區域的基準圖像按預設的圖像匹配算法進行圖像匹配，并通過匹配結果確定所述巡檢機器人偏離所述預定位置的偏差；基于所述偏差確定所述巡檢機器人的位置。2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述將所述實時圖像與所述目標區域的基準圖像按預設的圖像匹配算法進行圖像匹配，包括：分別采用基于灰度相關的匹配算法、基于多區域相關的匹配算法以及基于共性特征的匹配算法對所述實時圖像和所述目標區域的基準圖像進行匹配，獲得第一定位偏差和第一匹配置信度、第二定位偏差和第二匹配置信度，以及第三定位偏差和第三匹配置信度。3.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，所述通過匹配結果確定所述巡檢機器人偏離所述預定位置的偏差，包括：依據所述第一匹配置信度確定所述第一定位偏差的權重，依據所述第二匹配置信度確定所述第二定位偏差的權重，并依據所述第三匹配置信度確定所述第三定位偏差的權重；通過所述第一定位偏差和第一定位偏差的權重、所述第二定位偏差和所述第二定位偏差的權重，以及所述第三定位偏差和所述第三定位偏差的權重確定所述巡檢機器人偏離所述預定位置的偏差。4.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，所述采用基于共性特征的匹配算法對所述基準圖像和所述實時圖像進行匹配，包括：對所實時圖像進行預處理，獲得與所述基準圖像具有相同分辨率的目標圖像；分別從所述基準圖像和所述目標圖像中提取共性特征；將從所述基準圖像中提取的共性特征與從所述目標圖像中提取的共性特征，采用基于松弛標記的圖像匹配算法進行匹配。5.根據權利要求4所述的方法，其特征在于，所述對所實時圖像進行預處理，獲得與所述基準圖像具有相同分辨率的目標圖像，包括：利用所述紅外探測器的姿態信息和所述巡檢機器人的姿態信息對所述目標區域的實時圖像進行仿射變換；基于所述巡檢機器人上設置的高度信息獲取設備獲取的高度信息對所述仿射變換后的圖像進行尺度變換，獲得與所述基準圖像具有相同分辨率的目標圖像。6.一種機器人輔助定位裝置，其特征在于，所述裝置包括：基準圖像獲取模塊、實時圖像獲取模塊、圖像匹配模塊、位置偏差確定模塊和定位模塊；所述基準圖像獲取模塊，用于預先通過巡檢機器人的紅外探測器獲取目標區域的地物景象的紅外圖像作為基準圖像；所述實時圖像獲取模塊，用于獲取所述巡檢機器人通過紅外探測器采集的實時圖像，所述實時圖像為所...

【專利技術屬性】
技術研發人員：王銳，牛姣蕾，王柯，岳衛兵，彭向陽，范夢晨，饒章權，龐小峰，錢金菊，易琳，
申請(專利權)人：廣東電網有限責任公司電力科學研究院，中國航空工業集團公司洛陽電光設備研究所，
類型：發明
國別省市：廣東;44