一种机器人高精度视觉跟踪算法

摘要

本发明属于视觉跟踪算法技术领域，尤其为一种机器人高精度视觉跟踪算法，包括视觉跟踪系统，视觉跟踪系统包括捕捉图像，目标检测，目标跟踪，获取位置信息和视觉跟踪算法，视觉跟踪算法在目标检测之后开始启动，视觉跟踪算法包括信息提取，视觉里程计和视觉避障，本发明通过一种机器人高精度视觉跟踪算法可以实现物体的跟踪，当机器人运动过程中因为遮挡、断电等原因丢失了自身的坐标，重定位算法就会从已知地图中定位到机器人当前的位置，然后会重新预算目标位置，通过图片信号和数据信号的转换可以把像素分布和亮度、颜色等信息，转变成数字化信号，便于处理系统对它们的处理，实现自动识别功能。

说明书

技术领域

本发明涉及视觉跟踪算法技术领域，具体为一种机器人高精度视觉跟踪算法。

背景技术

机器视觉就是用机器代替人眼来做测量和判断。机器视觉系统是指通过机器视觉产品(即图像摄取装置，分CMOs和cco两种)将被摄取目标转换成图像信号，传送给专用的图像处理系统，根据像素分布和亮度、颜色等信息，转变成数字化信号﹔图像系统对这些信号进行各种运算来抽取目标的特征，进而根据判别的结果来控制现场的设备动作。机器视觉系统的特点是提高生产的柔性和自动化程度。在一些不适合于人工作业的危险工作环境或人工视觉难以满足要求的场合，常用机器视觉来替代人工视觉﹔同时在大批量工业生产过程中，用人工视觉检查产品质量效率低且精度不高，用机器视觉检测方法可以大大提高生产效率和生产的自动化程度。而且机器视觉易于实现信息集成，是实现计算机集成制造的基础技术。

正是由于机器视觉系统可以快速获取大量信息，而且易于自动处理，也易于同设计信息以及加工控制信息集成，因此，在现代自动化生产过程中，人们将机器视觉系统广泛地用于工况监视、成品检验和质量控制等领域。

现在的机器人跟踪算法都是简单的对目标进行跟踪，如果失去目标，机器人就会全盲全瞎，机器人在未来会广泛的应用在我们的生活中，为此我们提出一种机器人高精度视觉跟踪算法。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种机器人高精度视觉跟踪算法，已解决上述问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：包括视觉跟踪系统，所述视觉跟踪系统包括捕捉图像，目标检测，目标跟踪，获取位置信息和视觉跟踪算法，所述视觉跟踪算法在目标检测之后开始启动，所述视觉跟踪算法包括信息提取，视觉里程计和视觉避障。

优选的，所述捕捉图像包括图像摄取装置，信号转换和图像处理系统，所述图像摄取装置是机器人利用一些相机设备进行图像的采样，所述信号转换和图像处理系统是机器人在图像摄取之后所对图像进行的一系列操作，通过图像摄取装置可以对机器人眼前的物体进行识别，信号转换是把图片转换成机器人自己可以识别的信号，最后交给图像处理系统进行处理。

优选的，所述目标检测包括数图转换和检测处理，所述数图转换为机器人进行的信号的改变，所述检测处理是对摄取的图片进行复杂的处理工作，一次摄取一次处理，最终储存在内部的数据中，通过图片信号和数据信号的转换可以把像素分布和亮度、颜色等信息，转变成数字化信号，便于处理系统对它们的处理，实现自动识别功能。

优选的，所述目标跟踪包括传感器跟踪和跟踪信号处理，所述传感器跟踪是机器人利用传感器对目标进行跟踪，所述跟踪信号处理是传感器在跟踪到目标后传回给机器人的信号，机器人会对返回的信号进行一系列的处理，通过传感器进行跟踪不仅可以精确地进行定位，而且还能够节省大量的资源。

优选的，所述获取位置信息包括GPS定位，位置信息处理和返回系统，所述GPS定位是常见的定位系统，对跟踪的物体和机器人的本身进行定位，所述位置信息处理和返回系统是在定位之后对跟踪的物体的一些位置信息的处理，通过GPS定位系统可以进行准确的定位，然后返回机器人的内部进行位置信息处理的处理，最后定位物体的位置信息。

优选的，所述信息提取包括视觉传感器，光传感器和双目视觉传感器，所述信息提取是机器人利用一些传感器进行操作的，所述视觉传感器和双目视觉传感器都是安装在机器人的双眼中，所述光传感器是根据光来感应机器人前端的物体，然后反馈给机器人，通过视觉传感器，光传感器和双目视觉传感器可以为机器人观察到所要跟踪的物体，然后通过像素分布和亮度、颜色等信息，反馈给机器人。

优选的，所述视觉里程计包括视觉建图，重新定位，闭环检测和识别物体，所述视觉里程计在机器人工作时就会启动，对整个过程记录，所述视觉建图为机器人建立的深度图，所述重新定位是在目标消失后再启动，重新对目标进行定位，所述闭环检测是视觉里程计出现偏差才会启用，所述识别物体是通过图像摄取装置对物体进行识别，视觉里程计从开始就进行工作，记录从开机位置到定位位置的信息，当机器人运动过程中因为遮挡、断电等原因丢失了自身的坐标，重定位算法就会从已知地图中定位到机器人当前的位置，然后会重新预算目标位置。

优选的，所述视觉避障包括避障传感器，数据传输和对障碍物进行避障，所述避障传感器安装在机器人的底部，所述数据传输是机器人遇到障碍时进行的反馈，所述对障碍物进行避障是对物体进行躲避，这是机器人本身自带特点，不会受到外界干扰。

优选的，所述信号转换和图像处理系统都是反馈后在机器人内部进行的，不会受到外界的因数所干扰，在内部的操作会被机器人自身所保护，不会被外界的设备察觉，既安全又有保障。

与现有技术相比，本发明提供了一种机器人高精度视觉跟踪算法，具备以下有益效果：

本发明通过一种机器人高精度视觉跟踪算法可以实现物体的跟踪，视觉里程计从开始就进行工作，记录从开机位置到定位位置的信息，当机器人运动过程中因为遮挡、断电等原因丢失了自身的坐标，重定位算法就会从已知地图中定位到机器人当前的位置，然后会重新预算目标位置，信号转换是把图片转换成机器人自己可以识别的信号，最后交给图像处理系统进行处理，通过图片信号和数据信号的转换可以把像素分布和亮度、颜色等信息，转变成数字化信号，便于处理系统对它们的处理，实现自动识别功能，在内部的操作会被机器人自身所保护，不会被外界的设备察觉，既安全又有保障。

附图说明

图1为本发明整体系统流程图；

图2为本发明视觉跟踪算法流程示意图；

图3为本发明捕捉图像流程示意图；

图4为本发明目标检测流程示意图；

图5为本发明目标跟踪流程示意图；

图6为本发明获取位置信息流程示意图。

图中：1、视觉跟踪系统；2、捕捉图像；3、目标检测；4、目标跟踪；5、获取位置信息；6、视觉跟踪算法；21、图像摄取装置；22、信号转换；23、图像处理系统；31、数图转换；32、检测处理；41、传感器跟踪；42、跟踪信号处理；51、GPS定位；52、位置信息处理；53、返回系统；61、信息提取；62、视觉里程计；63、视觉避障；611、视觉传感器；612、光传感器；613、双目视觉传感器；621、视觉建图；622、重新定位；623、闭环检测；624、识别物体；631、避障传感器；632、数据传输；633、对障碍物进行避障。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-6，本实施方案中：包括视觉跟踪系统1，所述视觉跟踪系统1包括捕捉图像2，目标检测3，目标跟踪4，获取位置信息5和视觉跟踪算法6，所述视觉跟踪算法6在目标检测3之后开始启动，所述视觉跟踪算法6包括信息提取61，视觉里程计62和视觉避障63。

所述捕捉图像2包括图像摄取装置21，信号转换22和图像处理系统23，所述图像摄取装置21是机器人利用一些相机设备进行图像的采样，所述信号转换22和图像处理系统23是机器人在图像摄取之后所对图像进行的一系列操作。

所述目标检测3包括数图转换31和检测处理32，所述数图转换31为机器人进行的信号的改变，所述检测处理32是对摄取的图片进行复杂的处理工作，一次摄取一次处理，最终储存在内部的数据中。

所述目标跟踪4包括传感器跟踪41和跟踪信号处理42，所述传感器跟踪41是机器人利用传感器对目标进行跟踪，所述跟踪信号处理42是传感器在跟踪到目标后传回给机器人的信号，机器人会对返回的信号进行一系列的处理。

所述获取位置信息5包括GPS定位51，位置信息处理52和返回系统53，所述GPS定位51是常见的定位系统，对跟踪的物体和机器人的本身进行定位，所述位置信息处理52和返回系统53是在定位之后对跟踪的物体的一些位置信息的处理。

所述信息提取61包括视觉传感器611，光传感器612和双目视觉传感器613，所述信息提取61是机器人利用一些传感器进行操作的，所述视觉传感器611和双目视觉传感器613都是安装在机器人的双眼中，所述光传感器612是根据光来感应机器人前端的物体，然后反馈给机器人。

所述视觉里程计62包括视觉建图621，重新定位622，闭环检测623和识别物体624，所述视觉里程计62在机器人工作时就会启动，对整个过程记录，所述视觉建图621为机器人建立的深度图，所述重新定位622是在目标消失后再启动，重新对目标进行定位，所述闭环检测623是视觉里程计62出现偏差才会启用，所述识别物体624是通过图像摄取装置21对物体进行识别。

所述视觉避障63包括避障传感器631，数据传输632和对障碍物进行避障633，所述避障传感器631安装在机器人的底部，所述数据传输632是机器人遇到障碍时进行的反馈，所述对障碍物进行避障633是对物体进行躲避，所述信号转换22和图像处理系统23都是反馈后在机器人内部进行的，不会受到外界的因数所干扰。

作为本发明的一种优选技术方案，本发明通过捕捉图像2对目标进行捕捉，早捕捉到目标之后会对目标进行检测，然后会启动视觉跟踪算法6对目标进行跟踪，然后就可以获取目标的位置信息，最后返回机器人内部的视觉跟踪系统1，当机器人运动过程中因为遮挡、断电等原因丢失了自身的坐标时也不用担心，重新定位622会从已知地图中定位到机器人当前的位置，接着就会进行重新定位622，不用担心位置会丢失。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。