云南電網(wǎng)有限責(zé)任公司電力科學(xué)研究院文剛獲國(guó)家專利權(quán)
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龍圖騰網(wǎng)獲悉云南電網(wǎng)有限責(zé)任公司電力科學(xué)研究院申請(qǐng)的專利機(jī)器人定位系統(tǒng)、方法、設(shè)備和介質(zhì)獲國(guó)家發(fā)明授權(quán)專利權(quán),本發(fā)明授權(quán)專利權(quán)由國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局授予,授權(quán)公告號(hào)為:CN114998429B 。
龍圖騰網(wǎng)通過(guò)國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局官網(wǎng)在2025-04-15發(fā)布的發(fā)明授權(quán)授權(quán)公告中獲悉:該發(fā)明授權(quán)的專利申請(qǐng)?zhí)?專利號(hào)為:202210446123.2,技術(shù)領(lǐng)域涉及:G06T7/73;該發(fā)明授權(quán)機(jī)器人定位系統(tǒng)、方法、設(shè)備和介質(zhì)是由文剛;潘浩;馬儀;馬御棠;馬宏明;曹俊;楊明昆設(shè)計(jì)研發(fā)完成,并于2022-04-26向國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局提交的專利申請(qǐng)。
本機(jī)器人定位系統(tǒng)、方法、設(shè)備和介質(zhì)在說(shuō)明書(shū)摘要公布了:本發(fā)明公開(kāi)了機(jī)器人定位系統(tǒng)、方法、設(shè)備和介質(zhì),結(jié)合了光度一致性和溫度一致性來(lái)進(jìn)行位姿跟蹤,使本發(fā)明在不同的環(huán)境中均具有穩(wěn)定的性能。并且,將光度信息和溫度信息整合到了同一個(gè)框架中,實(shí)現(xiàn)了光度信息和溫度信息的緊密耦合,進(jìn)而進(jìn)行位姿跟蹤,能獲得更好的定位效果。此外還通過(guò)最小二乘法對(duì)所述巡檢機(jī)器人多個(gè)位姿的誤差累積進(jìn)行優(yōu)化,輸出優(yōu)化后的位姿,以定位所述巡檢機(jī)器人的巡檢過(guò)程,可進(jìn)一步的提高定位的準(zhǔn)確性。
本發(fā)明授權(quán)機(jī)器人定位系統(tǒng)、方法、設(shè)備和介質(zhì)在權(quán)利要求書(shū)中公布了:1.一種機(jī)器人定位系統(tǒng),其特征在于,應(yīng)用于設(shè)置有可見(jiàn)光相機(jī)及紅外相機(jī)的巡檢機(jī)器人上,所述可見(jiàn)光相機(jī)用于拍攝可見(jiàn)光圖像,所述紅外相機(jī)用于拍攝紅外圖像,所述系統(tǒng)包括:光度標(biāo)定模塊,溫度標(biāo)定模塊,位姿初始化模塊,位姿估計(jì)模塊,后端優(yōu)化模塊;所述光度標(biāo)定模塊,用于對(duì)所述可見(jiàn)光相機(jī)在成像過(guò)程中的光度參數(shù)進(jìn)行標(biāo)定,以基于標(biāo)定后的光度參數(shù)調(diào)整可見(jiàn)光圖像的光度信息,直至獲取的可見(jiàn)光圖像滿足光度一致性;其中,所述光度一致性指示同一像素在不同可見(jiàn)光圖像的光度信息是相同的;所述溫度標(biāo)定模塊,用于對(duì)所述紅外相機(jī)成像過(guò)程中的漂移進(jìn)行標(biāo)定,以消除所述紅外相機(jī)成像過(guò)程中產(chǎn)生的溫度噪聲,直至獲取的紅外圖像滿足溫度一致性;其中,所述溫度一致性指示同一像素在不同紅外圖像的溫度信息是相同的;所述位姿初始化模塊,用于提取可見(jiàn)光圖像中的稀疏特征點(diǎn),利用相鄰兩幀可見(jiàn)光圖像之間的特征點(diǎn)對(duì),計(jì)算所述巡檢機(jī)器人的初始相對(duì)位姿;其中,所述特征點(diǎn)對(duì)由稀疏特征點(diǎn)構(gòu)成;所述位姿估計(jì)模塊,用于基于稀疏特征點(diǎn)仿射變換下的光度差和溫度差建立誤差函數(shù),最小化所述誤差函數(shù),以對(duì)所述巡檢機(jī)器人的當(dāng)前位姿進(jìn)行跟蹤;所述后端優(yōu)化模塊,用于通過(guò)最小二乘法對(duì)所述巡檢機(jī)器人多個(gè)位姿的誤差累積進(jìn)行優(yōu)化,輸出優(yōu)化后的位姿,以定位所述巡檢機(jī)器人的巡檢過(guò)程;所述光度參數(shù)為光學(xué)相機(jī)的響應(yīng)函數(shù),所述響應(yīng)函數(shù)用于指示輸入的曝光量和輸出的可見(jiàn)光圖像中的光度信息之間的關(guān)系,所述光度標(biāo)定模塊具體用于:每當(dāng)所述可見(jiàn)光相機(jī)拍攝時(shí),調(diào)整所述可見(jiàn)光相機(jī)的曝光時(shí)間,獲取拍攝得到的多張可見(jiàn)光圖像,并確定每張可見(jiàn)光圖像內(nèi)每一像素點(diǎn)的光度信息;其中,所述多張見(jiàn)光圖像為所述可見(jiàn)光相機(jī)針對(duì)同一靜止場(chǎng)景拍攝的不同角度的可見(jiàn)光圖像;獲取所述可見(jiàn)光相機(jī)的輻照度圖像及所述光學(xué)相機(jī)中光學(xué)模塊的影響參數(shù),基于不同可見(jiàn)光圖像內(nèi)的光度信息,通過(guò)最大似然估計(jì)輪流最小化所述響應(yīng)函數(shù)和所述輻照度圖像與所述影響參數(shù)的乘積,以標(biāo)定所述響應(yīng)函數(shù),直至獲取的可見(jiàn)光圖像滿足光度一致性;所述溫度標(biāo)定模塊具體用于:獲取與所述多張可見(jiàn)光圖像在相同時(shí)刻拍攝的多張紅外圖像,并確定每張紅外圖像內(nèi)每一像素點(diǎn)的溫度信息;基于在不同可見(jiàn)光圖像內(nèi)相同的光度信息確定任一像素點(diǎn)的移動(dòng)速度,根據(jù)所述移動(dòng)速度及紅外圖像之間的時(shí)間間隔確定在不同紅外圖像內(nèi)對(duì)應(yīng)的同一像素點(diǎn);基于所述紅外相機(jī)的紅外輻射,調(diào)整不同紅外圖像中同一像素點(diǎn)的溫度信息出現(xiàn)的增益和漂移,以消除所述紅外相機(jī)在成像過(guò)程中產(chǎn)生的熱量干擾和紅外圖像的固定噪聲,直至紅外圖像滿足溫度一致性;所述位姿初始化模塊,具體用于:若目標(biāo)像素點(diǎn)與預(yù)設(shè)鄰域內(nèi)的像素點(diǎn)之間的灰度差值大于預(yù)設(shè)值,則確定所述目標(biāo)像素點(diǎn)作為稀疏特征點(diǎn);其中,所述目標(biāo)像素點(diǎn)為可見(jiàn)光圖像中的任意一個(gè)像素點(diǎn);將稀疏特征點(diǎn)的數(shù)量大于第一預(yù)設(shè)數(shù)量的可見(jiàn)光圖像作為關(guān)鍵幀,將第一個(gè)關(guān)鍵幀作為初始關(guān)鍵幀,確定所述初始關(guān)鍵幀和所述初始關(guān)鍵幀的下一幀之間的特征點(diǎn)對(duì),基于所述特征點(diǎn)對(duì)進(jìn)行三角初始化,以得到包含地圖點(diǎn)的地圖;其中,所述地圖的地圖點(diǎn)用于描述所述稀疏特征點(diǎn)的實(shí)際空間位置;通過(guò)所述地圖點(diǎn)和所述特征點(diǎn)對(duì)構(gòu)建單應(yīng)矩陣和基礎(chǔ)矩陣,根據(jù)所述單應(yīng)矩陣和所述基礎(chǔ)矩陣計(jì)算所述巡檢機(jī)器人的初始相對(duì)位姿;所述位姿估計(jì)模塊具體用于:將當(dāng)前時(shí)刻獲取的可見(jiàn)光圖像作為當(dāng)前幀,對(duì)包含在所述當(dāng)前幀上的地圖點(diǎn),確定在所述初始關(guān)鍵幀上的第一投影點(diǎn)和在所述當(dāng)前幀上的第二投影點(diǎn);計(jì)算所述第一投影點(diǎn)和所述第二投影點(diǎn)之間仿射變換下的灰度差和溫度差,根據(jù)所述灰度差和所述溫度差構(gòu)建對(duì)應(yīng)的二范數(shù)誤差函數(shù),最小化所述二范數(shù)誤差函數(shù),以估計(jì)所述巡檢機(jī)器人的當(dāng)前位姿。
如需購(gòu)買(mǎi)、轉(zhuǎn)讓、實(shí)施、許可或投資類似專利技術(shù),可聯(lián)系本專利的申請(qǐng)人或?qū)@麢?quán)人云南電網(wǎng)有限責(zé)任公司電力科學(xué)研究院,其通訊地址為:650000 云南省昆明市經(jīng)濟(jì)技術(shù)開(kāi)發(fā)區(qū)云大西路105號(hào);或者聯(lián)系龍圖騰網(wǎng)官方客服,聯(lián)系龍圖騰網(wǎng)可撥打電話0551-65771310或微信搜索“龍圖騰網(wǎng)”。
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