基于二维码的单目视觉测距移动机器人定位研究

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基于二维码图像识别的无人机定位方法研究

ＫｅｙｗｏｒｄｓＬｏｇｉｓｔｉｃｓＵＡＶＴｒａｃｋｉｎｇａｌｇｏｒｉｔｈｍＦｉｘｅｄｐｏｉｎｔｄｅｌｉｖｅｒｙＴｗｏｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌｃｏｄｅｉｍａｇｅｒｅｃｏｇｎｉｔｉｏｎ
０引言
随着智能物流的迅速发展，物流无人机受到人们的高度重视，精准投放是无人机物流要解决的首要问题［１－２］。现有物流无人机飞控多采用卫星定位方法，定位范围约为１０米［３］，光流定点方法则会将变化的光线错误地识别为光流，从而影响到定点效果的稳定［４－５］，随着智能终端快速发展，二维码在仓储物流、
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计算机应用与软件
２０１９年
程无人机在目标地面附近悬停盘旋同时检测画面是否存在二维码，当识别成功二维码时，对目标二维码进行解码匹配。若匹配失败，则重新进行ＧＰＳ校准；若匹配成功，之后只需要对目标二维码进行检测，目的是减少解码的时间。同时定位二维码，利用跟踪算法引导无人机飞行，此时检测高度确保安全降落，总体方案如图１所示。
摘要针对物流无人机（ＵｎｍａｎｎｅｄＡｅｒｉａｌＶｅｈｉｃｌｅ，ＵＡＶ）定点投放定位精度不高的问题，提出一种无人机物流精确定位解决方案。该方案将二维码图像识别应用于飞控系统，建立空中二维码图像位置和三维空间坐标模型。运用基于局部特征的ＣａｍＳｈｉｆｔ跟踪算法引导无人机飞行、降落，实现无人机低空精准着陆。户外实验测试结果表明，用该方案设计的物流飞控系统跟踪速度快，平均每帧图像处理时间为０．０１７ｍｓ，５ｍ内高空着地误差不超过２０ｃｍ，能够为物流无人机物资投放提供较好的技术参考。关键词物流无人机跟踪算法定点投放二维码图像识别中图分类号ＴＰ３６８文献标识码ＡＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１０００３８６ｘ．２０１９．０９．０２１

移动机器人自主导航矩阵二维码辅助定位研究

移动机器人自主导航矩阵二维码辅助定位研究张安峰;吴涛;杨丛丛【摘要】移动机器人自主导航过程中,为机器人提供精确地位置信息十分重要,只有机器人有了精确地位置信息才能准确地导航到目标点.由于单纯的惯性和里程测量系统的相对定位方式都不能消除长时间的累计定位误差,因此需要一种绝对位置信息加以辅助修正累计误差.二维码是一种很好的可以存储绝对位置信息的方式,且信息获取简单易用,本文提出了一种将矩阵二维码作为绝对位置标签辅助修正里程和惯性测量系统导航过程中产生的累计误差的导航定位方法.通过实验对比验证了该方法的有效性.【期刊名称】《软件》【年(卷),期】2019(040)006【总页数】5页(P180-184)【关键词】移动机器人;二维码;自主导航;定位【作者】张安峰;吴涛;杨丛丛【作者单位】昆明理工大学机电工程学院,云南昆明 650500;昆明理工大学机电工程学院,云南昆明 650500;昆明理工大学机电工程学院,云南昆明 650500【正文语种】中文【中图分类】TP242.60 引言现代科技技术发展迅速，各类传感器产品技术稳定且精度不断提高，致使一些依赖各类传感器的新兴技术发展迅速。

其中移动机器人就是一个典型的代表，近几年，成为了国内外及各大高校的研究热点。

其中主要包括 SLAM(同时定位与建图)、自主导航、定位等[1]。

不同环境机器人的定位方法分为相对定位和绝对定位，相对定位主要通过里程测量和惯性导航技术[2]，主要传感器为惯性测量（IMU）传感器和电机编码器等。

室外机器人的绝对定位主要通过GPS辅助机器人定位[3]，而对于室内机器人，则需要借助绝对位置传感器如 RFID、RSSI、UWB、WIFI、激光、视觉等技术来辅助机器人获得绝对位姿,这类传感器不仅仅应用于机器人[4-6]，在其他室内定位方面也同样适用[7-9]。

现如今，标签式辅助定位非常流行，因为相比于前面提到的室内绝对定位方式，标签式辅助定位其信息获取较为简单，且成本低。

基于单目视觉的移动机器人测距方法

机器人技术
文章编号 :1008-0570(2008)10-2-0224-02
中文核心期刊《微计算机信息》（嵌入式与ＳＯＣ）２００８年第２４卷第１０－２期
基于单目视觉的移动机器人测距方法
Mobile robot distance-measuring method based on monocular vision
邮局订阅号：８２－９４６３６０元／年 - 225 -
图 3 单目测距模型 Fig.3 Monocular vision distance-measuring model 其中， O0 是镜头中心，为像平面坐标系的原点；如图 3，有如下的几何关系：是光轴与像平面的交点，作是被测点 P 在像平面的投影。 (2) (3) (4) 联立(2)、（3 ）和(4)，根据几何关系有： (5)
图 1 原始目标图像 Fig.1 Original objective picture
图 2 区域生长 Fig.2 Region rowing
技术创新
3 单目测距模型
如图 3 所示， R 表示被跟随机器人，有效焦距为的 CCD 摄像机安装在跟随机器人的顶部，俯仰角度为 α，距离地面的被跟随机器人上被测点为 P，高度为 h ； P 与镜头中心的水平距离为 d。被测点 P 与摄像机的光学成像几bstract: Based on the tracking control during multi-robot formation, this paper proposes a method to measure the distance between two robots, using monocular vision technology. Firstly, the robot camera intrinsic parameters are calibrated and a visual mark is fixed on the back of the target robot. Then, the system obtains a single frame image of the target robot including the visual mark, prepro cesses it , recognizes the object region of the visual mark and computes the centroid coordinates of the region through the Hu ’ s moment invariants. Finally, this paper derives the distance-measuring method based on monocular vision, which can obtain the distance between the two robots according to the centroid coordinates and the other parameters. Experiment results indicate that the designed system can achieve accurate distance of the target, providing important feedback information for the tracking control. Key words: monocular vision; distance measuring; tracking; mobile robot 对于移动机器人而言，机器人视觉系统是机器人干支局部环境的重要 “感官” 。视觉传感器具有信息量大、信息完整等优点，被认为是机器人最主要的感知能力。在多机器人协作过程中，能否正确、实时地处理视觉信息是跟踪机器人能否稳定跟踪前方机器人的重要因素。其中，单目视觉模型构造简单，易于实现实时监控。本文设计了一种利用单目视觉获取机器人跟踪过程中距离信息的方法，利用两台能力风暴智能机器人 AS-R 对算法进行了实验研究，结果证明本算法能够满足多机器人跟踪过程中的测距需要。机器人之间的距离。

二维码技术在AGV定位中的应用研究

技术、机器视觉技术和激光技术进行定位。虽然这些定位技术已经成熟，仳电磁感应技术更改路径困难；机器视觉定位算法复杂，实时性差；激光技术定位电路复杂，成本较高。针对上述的定位精度与成本的问题．本文引入ＱＲ（ＱｕｉｃｋＲｅｓｐｏｎｄＣｏｄｅ）技术。，将定位信息存人到二维码标签中，张贴
ｆｏｒｍａｔｉｏｎｃｏｄｉｎｇ．ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ，ｉｍａｇｅｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇａｎｄｄａｔａｅｎｃｒｙｐｔｉｏｎａｎｄＳＯｏｎ．ＴｈｉｓｐａｐｅｒａｐｐｌｉｅｓｔｈｅｓｅＱＲ
本论文的设计思路是：通过二维码扫描模块把张贴在地
的二维码的坐标信息扫描后进过一定的算法处理把其信息发送
给ＡＧＶ的控制模块，然后控制模块再进一步控制ＡＧＶ下一步的运行。这其中包含二维码的信息读取，ＡＧＶ到二维码的距离的测量以及ＡＧＶ的位姿的确定。具体的流程图如图２所示：
周传宏柳新昌齐飞（上海００７１）
摘要：随着移动互联网的发展，二维码技术也得到了广泛的应用，它是在一维条码技术的基础上发展起来的一门集信息编码、信息传递、图像处理、数据加密等技术于一体的综合性技术。借助二维码具有的以上功能，应用到ＡＧＶ的定位中，

机器人视觉测距技术研究

机器人视觉测距技术研究近年来，随着人工智能的不断发展和应用，机器人技术也得到了突飞猛进的发展。

其中，机器人视觉技术的应用越来越广泛，为机器人的智能化和自主化提供了有力支持。

而在机器人视觉技术中，测距技术是非常重要的。

机器人在进行操作或者移动的时候需要精准的距离测量数据，而机器人视觉测距技术则能够满足这个需求。

机器人视觉测距技术是指通过摄像机等视觉设备采集环境信息，利用图像处理算法计算出目标物体与机器人之间的距离。

不同于传统的传感器测距方法，机器人视觉测距技术无需安装额外的传感器设备，只需使用机器人本身搭载的摄像头等设备即可。

这种方法不仅能够有效降低机器人的成本，还可以提高机器人的自主决策能力和机动性。

目前，机器人视觉测距技术主要有两种实现方法，一种是基于单目相机的方法，另一种是基于双目相机的方法。

它们各有优劣，在不同的场景下应用效果也不同。

下面我将详细介绍这两种方法。

一、基于单目相机的机器人视觉测距技术基于单目相机的机器人视觉测距技术需要通过对图像信息进行处理，来测算出目标物体到相机的距离。

这种方法不仅具有较高的精度，而且能够适应不同角度的目标物体，具有较强的通用性。

首先，通过对目标物体拍摄得到的图像进行分析和处理，在图像中标记出目标物体的位置和大小。

然后，通过相机标定和三角测量等算法，计算出目标物体与相机之间的实际距离。

这种方法在机器人跟踪和导航等场景中得到了广泛应用。

但是，由于单目相机只能得到平面图像，所以在测量某些物体时需要进行复杂的处理，会带来一定的局限性。

二、基于双目相机的机器人视觉测距技术基于双目相机的机器人视觉测距技术是指利用两个摄像头同时拍摄同一目标物体，并通过计算两个摄像头之间的差异来检测目标物体的距离。

双目相机在安装时需要考虑摄像头之间的距离、角度等因素，以及镜头焦距的设置。

这种方法在解决单目相机的测量局限性和提高精度上具有显著优势。

不过，基于双目相机的机器人视觉测距技术需要更多的计算和处理，而且需要高精度的标定和成像系统才能得到较为准确的距离数据。

单目视觉测距在移动机器人的应用

ＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆＭｏｎｏｃｕｌａｒＶｉｓｉｏｎＭｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｉｎＭｏｂｉｌｅＲｏｂｏｔ
ＬＩＸｉｎ，ＤＯＮＧＪｉａｎ—ｙｕａｎ
（Ｘｉ ’ ａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＡｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅｎｄａＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｘｉ ’ ｎａ７１００５５，Ｃｈｉｎａ）
ｄｉｉｏｔｎｌａｃｍｅａｒａｐｉｎｈｏｌｅｉｍａｇｉｎｇｐｒｉｎｃｉｐｌｅ．Ｆｉｎｄｏｕｔｈｅｔｃｏｎｎｅｃｉｔｏｎｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅｉｍａｇｅｐｉｘｅｌｃｏｏｒｄｉｎａｅｔｓｙｓｔｅｍａｎｄｔｈｅｗｏｒｌｄｃｏｏｒｄｉｎａｔｅｓｙｓｔｅｍ．Ａｎｄｗｉｔｈｈｅｔｖｎｉａｓｈｉｎｇｐｏｉｎｔｉｎｔｈｅｉｍａｇｅ．ｄｅｔｅｒｍｉｎｅｈｅｔｒｏｂｏｔｍｏｖｉｎｇｐａｈ．ｔＦｉｎｄｏｕｔｈｅｔｒｏｂｏｔｐｒｅ－ｐａｓｓａｒｅａｉｎｔｈｅｉｍａｇｅ．Ｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｄｇｅｅｄｅｔｅｃｔｉｏｎｏｆｔｈｅｏｂｓｔａｃｌｅｓ，ｄｅｔｅｒｍｉｎｅｗｈｅｔｈｅｒｉｔｉｓａｐｐｅａｒｅｄｉｎｈｅｔｐｒｅ — ｐａｓｓａｒｅａ，ｎｄａｃｏｎｄｕｃｔｍｏｎｏｃｕｌｒａｖｉｓｉｏｎｍｅｓｕａｒｅｍｅｎｔｆｏｒｈｅｔｏｂｓａｃｔｌｅｓ．Ｐｕｔｆｏｒｗａｒｄａｋｉｎｄｏｆｉｓｄｔａｎｃｅｃｌｃａｕｌａｉｏｔｎｍｅｈｏｔｄｌｏｎａｇｈｅｔｒｏｂｏｔｍｏｖｉｎｇｄｉｒｅｃｉｔｏｎｒｅｌｉｅｄ．Ｅｎｓｕｅｒｈｅｔｒｏｂｏｔｄｏｅｓｎ’ ｔｃｏｌｌｉｄｅｗｉｈｔｏｂｓｔａｃｌｅｓ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｄｇｅｅｄｅｔｅｃｉｔｏｎ；ｐａｈｔｅｓｉｔｍａｉｔｏｎ；ｃａｍｅｒａｃｌｉａｂｒａｉｔｏｎ

基于二维码的机器人视觉定位方法[发明专利]

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 202011318587.2(22)申请日 2020.11.23(71)申请人盛视科技股份有限公司地址 518000 广东省深圳市福田区沙头街道天安社区泰然十路天安创新科技广场二期东座1601、1605(72)发明人熊大华　许金金　张浒　谷成刚　苗应亮　(74)专利代理机构深圳市深软翰琪知识产权代理有限公司 44380代理人吴雅丽(51)Int.Cl.G06K 7/14(2006.01)(54)发明名称基于二维码的机器人视觉定位方法(57)摘要本发明公开一种基于二维码的机器人视觉定位方法，其包括：接收输入的机器人图像，对机器人图像转为二值图像，并将二值图像进行分块，形成多个分块区域；对多个分块区域分别检测和信息提取以获得二维码；该二维码是预先在机器人的运动路径上放置的包含位姿信息的Apriltag二维码；识别得到的二维码，获得位姿信息，建立二维码坐标系与世界坐标系的相对转换关系，以标定机器人在世界坐标系中的位姿。

本申请在机器人运动的路径上放置包含位姿信息的Apriltag二维码，机器人在运动时检测二维码的存在，并得到位姿信息辅助建图和定位，该方法尤其适用于环境复杂和大范围地图计算量大的场合，可实现全局的精确定位。

权利要求书1页说明书4页附图3页CN 112364677 A 2021.02.12C N 112364677A1.一种基于二维码的机器人视觉定位方法，其特征在于：包括：步骤1：接收输入的机器人图像，对机器人图像进行预处理，将滤波后的机器人图像转为二值图像，并将二值图像进行分块，形成多个分块区域；步骤2：对多个分块区域分别检测和信息提取以获得二维码；该二维码是预先在机器人的运动路径上放置的包含位姿信息的Apriltag二维码；步骤3：识别步骤2得到的二维码，获得位姿信息，建立二维码坐标系与世界坐标系的相对转换关系，以标定机器人在世界坐标系中的位姿。

基于二维码的室内移动机器人定位装置及方法[发明专利]

专利名称：基于二维码的室内移动机器人定位装置及方法专利类型：发明专利
发明人：曲道奎,王宏玉,徐方,宋健,刘晓帆,姜彬,田雪咏
申请号：CN201611061434.8
申请日：20161128
公开号：CN108121332A
公开日：
20180605
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明涉及移动机器人室定位技术领域，具体公开一种基于二维码的室内移动机器人定位装置，该装置包括以下模块：固定于指定位置的二维码二维码、用于采集所述二维码图像的图像采集单元、用于在黑暗条件下给图像采集单元补光的补光单元、方便图像采集单元采集的移动底盘、用于将采集单元固定于移动机器人底盘的固定单元、以及根据采集到的图像计算二维码在水平方向上位姿关系的处理单元。

本发明利用二维码进行室内机器人位姿校正，具有结构简单，速度快，二维码搜索范围大，精度高的有益效果。

申请人：沈阳新松机器人自动化股份有限公司
地址：110168 辽宁省沈阳市浑南新区金辉街16号
国籍：CN
代理机构：沈阳科苑专利商标代理有限公司
代理人：许宗富
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二维码的定位方法、基于二维码的移动机器人定位方法[发明专利]

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 202011588442.4(22)申请日 2020.12.29(71)申请人芜湖哈特机器人产业技术研究院有限公司地址 241000 安徽省芜湖市鸠江区电子产业园E座1层(72)发明人焦传佳　江明　徐劲松　高云峰　曹雏清　(74)专利代理机构芜湖安汇知识产权代理有限公司 34107代理人钟雪(51)Int.Cl.G06K 7/14(2006.01)G06T 3/40(2006.01)G06T 5/00(2006.01)G06T 5/30(2006.01)G01C 21/20(2006.01)(54)发明名称二维码的定位方法、基于二维码的移动机器人定位方法(57)摘要本发明公开了一种二维码的定位方法，包括：S11、对二维码图像进行预处理，获得二值化图像；S12、二维码的粗定位：计算二值化图像中相邻像素点的对比度，若对比度接近对比度阈值，则认定将该相邻像素点为二维码区域，完成二维码区域的粗定位；S13、二维码的精定位：提取粗定位二维码图像区域的边缘轮廓，对提取的边缘轮廓进行直线拟合，拟合成四条直线，四条直线的交点即为二维码的角点，两组对角角点的连线交点即为二维码的中线点，完成了二维码的精定位。

对依次进行二维码粗定位和精定位，实现了二维码交点在图像中的精准定位通过对比度实现了二维码轮廓粗的初步提取，在基于直线拟合来你和轮廓线，实现二维码角点在图像中的精定位。

权利要求书1页说明书4页附图1页CN 112651259 A 2021.04.13C N 112651259A1.一种二维码的定位方法，其特征在于，所述方法具体包括如下步骤：S11、对二维码图像进行预处理，获得二值化图像；S12、二维码的粗定位：计算二值化图像中相邻像素点的对比度，若对比度接近对比度阈值，则认定将该相邻像素点为二维码区域，完成二维码区域的粗定位；S13、二维码的精定位：提取粗定位二维码图像区域的边缘轮廓，对提取的边缘轮廓进行直线拟合，拟合成四条直线，四条直线的交点即为二维码的角点，两组对角角点的连线交点即为二维码的中线点，完成了二维码的精定位。

基于单目视觉的移动机器人测距方法

基于单⽬视觉的移动机器⼈测距⽅法
基于单⽬视觉的移动机器⼈测距⽅法
张⼀鸣;秦世引
【期刊名称】《微计算机信息》
【年(卷),期】2008(024)029
【摘要】本⽂针对多机器⼈编队过程中的跟踪控制,提出了⼀种跟踪机器⼈采⽤单⽬视觉技术获取前⽅被跟踪机器⼈距离信息的⽅法.该⽅法⾸先对跟踪机器⼈摄像机进⾏内参数标定,并在⽬标机器⼈背部设置视觉标记.然后系统获取⽬标机器⼈的含有视觉标记的单帧图像,预处理此图像,并识别出图像中的视觉标记所在的⽬标区域,⽤Hu⽒不变矩计算该区域形⼼.最后推导出单⽬测距算法,利⽤图像信息和其它参数可以计算出两机器⼈之间的距离.实验结果表明,所设计的单⽬测距系统能得到准确的距离,为跟踪控制提供了重要的反馈信息.
【总页数】3页(224-225,205)
【关键词】单⽬视觉;测距;跟踪;移动机器⼈
【作者】张⼀鸣;秦世引
【作者单位】100083,北京航空航天⼤学,⾃动化科学与电⽓⼯程学院;100083,北京航空航天⼤学,⾃动化科学与电⽓⼯程学院
【正⽂语种】中⽂
【中图分类】TP242.6
【相关⽂献】
1.基于双⽬视觉信息融合的移动机器⼈避障研究基于双⽬视觉信息融合的移动机器⼈避障研究 [J], ⾕凤伟; ⾦西虎; 姜珊
2.基于双⽬视觉的移动机器⼈测距与定位系统 [J], 王志远; 王茂森。

基于单目视觉机器人的运动人体检测与跟踪研究的开题报告

基于单目视觉机器人的运动人体检测与跟踪研究的开题报告一、选题背景和意义运动人体检测与跟踪是计算机视觉和机器人技术中的一个重要领域，其在智能机器人、安防监控、医疗诊断、电子商务等多个领域有着广泛的应用。

随着机器人技术的不断发展，智能机器人的视觉系统也逐渐向单目视觉转型。

单目视觉机器人体积小、成本低、应用范围广，成为研究热点。

本文旨在通过研究基于单目视觉机器人的运动人体检测与跟踪技术，提高智能机器人的视觉感知能力，以实现更为复杂的任务。

二、研究内容和技术路线本研究主要包括以下内容：1.运动人体检测算法的研究通过对图像序列中的目标进行检测，得到目标的位置和姿态信息，为后续跟踪提供基础。

2.运动人体跟踪算法的研究基于检测结果进行跟踪，实时更新目标的位置和状态，为智能机器人的实际应用提供基础。

3.算法的实现和优化将算法实现在基于单目视觉的机器人系统中，并进行优化，提高算法的效率和稳定性。

技术路线如下：1.收集运动人体的数据集利用摄像机拍摄不同场景下的运动人体序列数据，用于算法的训练和测试。

2.开发运动人体检测算法采用基于深度学习的目标检测算法，如Faster R-CNN、YOLO、SSD 等，进行运动人体的检测。

3.开发运动人体跟踪算法采用基于卡尔曼滤波、粒子滤波等跟踪算法，对检测出的运动人体进行跟踪。

4.算法的实现和优化将算法实现在基于单目视觉的机器人系统中，并进行优化，提高算法的效率和稳定性。

三、预期成果和应用价值本研究预期实现基于单目视觉机器人的运动人体检测与跟踪技术，并应用于智能机器人以及其他领域，实现如下成果：1.基于单目视觉机器人的运动人体检测与跟踪技术的实现。

2.数据集的构建和算法的优化，提高了算法的效率和稳定性。

3.提高智能机器人的视觉感知能力，使其能够在不同场景下进行目标检测和跟踪，实现更为复杂的任务。

该研究成果将有望应用于智能机器人、安防监控、医疗诊断、电子商务等多个领域，具有广泛的应用价值。