CN109883393A - 基于双目立体视觉的移动机器人前方坡度预测方法 - Google Patents

Abstract

公开一种基于双目立体视觉的移动机器人前方坡度预测方法，包括设置在移动机器人前部的双目立体摄像机，焦距f，基线宽度b，高度h，所述的双目立体摄像机的光轴与移动机器人的底盘平行，还包括与所述的双目立体摄像机连接的处理器，所述的处理器设置前方坡度预测方法，包括步骤：1、所述的处理器获取所述的双目立体摄像机的图像对，并形成深度信息z=f(x,y)；2、对成像点A’，计算投影角度θ=arctan(y^A/f)，对于平坦地面，成像点A’对应的地面点A的深度为z^A=h*f/y^A；3、如果深度z>z^A，则为下坡，坡度为α=；如果深度z<z^A，则为上坡，坡度为α=；如果深度z=z^A，则为平面。

Description

基于双目立体视觉的移动机器人前方坡度预测方法

技术领域

本发明涉及基于双目立体视觉的移动机器人前方坡度预测方法，属于移动机器人控制领域。

背景技术

室外移动机器人工作环境非常复杂，其中地面的起伏情况就多变，可能是平地，也可能是上坡或者下坡，那么移动机器人提前获知该信息非常重要，不然可能导致倾倒等意外情况。

发明内容

针对上述问题，本发明提供基于双目立体视觉的移动机器人前方坡度预测方法，为移动机器人检测前方地面的坡度信息。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

基于双目立体视觉的移动机器人前方坡度预测方法，包括设置在所述的移动机器人前部的双目立体摄像机，焦距为f，基线宽度为b，高度为h，所述的双目立体摄像机的光轴与所述的移动机器人的底盘平行，还包括与所述的双目立体摄像机连接的处理器，所述的处理器设置前方坡度预测方法，包括以下步骤：

(1) 所述的处理器获取所述的双目立体摄像机的图像对f_L和f_R，形成深度信息z=f(x,y)，x,y为像平面坐标，z为对应的深度；

(2) 对成像点A’(x^A,y^A)，投影角度θ=arctan(y^A/f)，则对于平坦地面，成像点A’对应的地面点A的深度为z^A=h*f/y^A；

(3) 如果实际深度z>z^A，则前方地面为下坡，坡度为α=；如果实际深度z<z^A，则地面为上坡，坡度为α=；如果实际深度z=z^A，则地面为平面，角度为α=0。

本发明的有益效果主要表现在：1、可提前预测前方地面的坡度数值，为移动机器人运动控制提供环境信息。

附图说明

图1是移动机器人外形示意图；

图2 是移动机器人前方坡度预测方法原理示意图1；

图3是移动机器人前方坡度预测方法原理示意图2。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述：

参照图1－3，基于双目立体视觉的移动机器人前方坡度预测方法，包括设置在所述的移动机器人前部的双目立体摄像机，所述的移动机器的参数为：焦距为f，基线宽度为b，高度为h。

所述的双目立体摄像机的光轴与所述的移动机器人的底盘平行，这样视野开阔，检测距离远。还包括与所述的双目立体摄像机连接的处理器，所述的处理器设置前方坡度预测方法，包括以下步骤：

(1)、所述的处理器获取所述的双目立体摄像机的图像对f_L和f_R，形成深度信息z=f(x,y)，x,y为像平面坐标，z为对应的深度；

所述的处理器是根据视差原理来计算深度信息，利用所述的双目立体摄像机的参数，可得z=f(x,y)=，其中d是根据图像对f_L和f_R计算得到的位置(x,y)的视差。

(2)、对成像点A’(x^A,y^A)，投影角度θ=arctan(y^A/f)，则对于平坦地面，成像点A’对应的地面点A的深度为z^A=h*f/y^A；

在计算坡度之前，首先假定前方是平地，则成像点A’(x^A,y^A)对应于地面点A，根据三角形关系，可计算出地面点A的深度为z^A=h*f/y^A。

(3)、如果实际深度z>z^A，则前方地面为下坡，坡度为α=；如果实际深度z<z^A，则地面为上坡，坡度为α=；如果实际深度z=z^A，则地面为平面，角度为α=0。

如图2，实际深度z>z^A，则前方地面为下坡，首先计算距离l：根据三角形关系得到，因此l=(z-z^A)*tanθ，可得到tanα=l/z，最终得到α=；

如图3，实际深度z<z^A，则地面为上坡，首先计算距离l：根据三角形关系得到，因此l=(z^A-z)*tanθ，可得到tanα=l/z，最终得到α=；

对于实际深度z=z^A，则地面为平面，可直接得到角度为α=0。

综上所述，基于双目立体视觉，移动机器人可以提前计算前方地面的坡度，这个坡度是相对移动机器人的，如果移动机器人自动传感器可检测自身与水平面的角度，则还可以计算前方地面相对水平面的坡度。

Claims (1)

1.基于双目立体视觉的移动机器人前方坡度预测方法，包括设置在所述的移动机器人前部的双目立体摄像机，焦距为f，基线宽度为b，高度为h，其特征在于：所述的双目立体摄像机的光轴与所述的移动机器人的底盘平行，还包括与所述的双目立体摄像机连接的处理器，所述的处理器设置前方坡度预测方法，包括以下步骤：

(1) 所述的处理器获取所述的双目立体摄像机的图像对f_L和f_R，形成深度信息z=f(x,y)，x,y为像平面坐标，z为对应的深度；

(2) 对成像点A’(x^A,y^A)，投影角度θ=arctan(y^A/f)，则对于平坦地面，成像点A’对应的地面点A的深度为z^A=h*f/y^A；

(3) 如果实际深度z>z^A，则前方地面为下坡，坡度为α=；如果实际深度z<z^A，则地面为上坡，坡度为α=；如果实际深度z=z^A，则地面为平面，角度为α=0。