基于逆投影差分的移动机器人障碍物快速检测

作     者：胡钊政 伍锦祥 肖汉彪 周哲 HU Zhaozheng;WU Jinxiang;XIAO Hanbiao;ZHOU Zhe

作者机构：武汉理工大学信息工程学院武汉430070 武汉理工大学智能交通系统研究中心武汉430063 武汉理工大学重庆研究院重庆401120 

出 版 物：《哈尔滨工业大学学报》 (Journal of Harbin Institute of Technology)

年 卷 期：2022年第54卷第11期

页      面：95-102页

核心收录：

学科分类：08[工学] 081104[工学-模式识别与智能系统] 0804[工学-仪器科学与技术] 0811[工学-控制科学与工程] 0812[工学-计算机科学与技术（可授工学、理学学位）] 

基　　金：国家自然科学基金(U1764262) 重庆市自然科学基金(cstc2020jcyj-msxmX0978)。 

主　　题：移动机器人 计算机视觉 逆投影 障碍物检测 障碍物定位 

摘      要：移动机器人的障碍物快速检测是其导航、避障、轨迹跟踪的关键技术。目前多数传感器存在距离盲区以及异常尺度等问题,且现有算法大多计算复杂,难以满足实时性需求。为了改善这些问题,本文提出了一种基于环视逆投影差分的移动机器人障碍物快速检测与定位新方法。该方法以水平地面为参考平面,对移动机器人上环视系统中相邻视角相机拍摄的图像进行逆投影变换,再经图像差分得到逆投影差分图,图中像素值为零的点位于参考平面,反之则位于参考平面之外,经过阈值化、滤波后即可用来区分参考平面与非参考平面目标,实现其视场公共区域内障碍物的快速检测;同时以逆投影差分图为基础,通过像素坐标系到机器人自身坐标系的转换可获得目标相对于移动机器人精准的位置信息。在实际场景中对5 m范围内不同类型、大小、距离的障碍物进行测试,平均检测精度为97.3%,平均检测耗时为46 ms/帧,平均定位误差为1.1%。实验结果表明,本文方法能快速有效地检测和定位移动机器人附近的动、静态障碍物。