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C N２２Ｇ１３２３/N 长春工程学院学报(自然科学版)２０２０年第２１卷第１期
J ．C h a n g
c h u n I n s t ．T e c h ．(N a t ．S c i ．E数据库探针>静水天平
d i ．),２０２０,V o l ．２１,N o ．１㊀２４/２９
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．i s s n ．１００９Ｇ８９８４．２０２０．０１．０２４基于图像识别的机器人定位与导航算法的研究 收稿日期:２０１９－０８－０１
作者简介：戴月(１９７４－)
，男(汉)，安徽滁州人，硕士，副教授主要研究计算机应用技术.
戴㊀月
水松纸激光打孔机(滁州职业技术学院，安徽滁州２３９０００
)摘㊀要：近年来，由于移动机器人逐渐脱离实验环境进入到商用阶段，采用激光雷达进行地图导航的方式由于成本过高逐渐被低成本的视觉方案所取代.依托两台单目摄像机，基于图像识别理论可以对机器人的工作环境进行感知建模，所获得的信息相较于传统的激光雷达的距离信息更增加了特征信息，使得机器人的导航定位更加灵活.针对移动机器人的导航问题，提出了一种基于图像识别的定位导航算法.首先，分析了问题的研究背景和研究现状；其次，构建了双目视觉定位系统并分析了图像特征提取的主要方法；再次，提出了一种改进的图像匹配方法实现视觉S L AM ；最终，所设计的算法通过实验进行了验证.实验结果表明，所设计的算法能够准确呈现工作环境的原始信息.关键词：移动机器人；视觉；导航；定位中图分类号:T P ２４２．３ 文献标志码:A㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀文章编号:１００９Ｇ８９８４(２０２０)０１Ｇ０１０５Ｇ０５
炼焦配煤０㊀引言
移动机器人因其工作类型和工作环境的特性，必须具备一个智能化的导航控制系统，用以实现导航定位㊁自主规划等功能.其核心任务可归纳为如
下几个方面[１
]:１
)确定机器人在工作环境中的绝对位置和相对位置;２
)确定移动机器人运动目标位置;３
)生成机器人到达目标位置的合理路线.在上述３个环节中，对于最后两个环节，实现机器人的精确定位是前置条件.据此，机器人可以有效地在工作领域自主移动，最终在未知的环境中实
现自主导航[２
].因此，对机器人定位导航的研究在
移动机器人的运动控制研究中的地位是独一无二的，并且是必须进行的.这个问题已经成为机器人领域的一个关键问题.
１㊀基于图像识别的定位导航关键技术
民用级的定位导航方法，按照近年来的研究热度，排名最高的两者是视觉导航和激光导航.二者所用的
传感器是不相同的，所以导航所用数据的提取过程也不尽相同.由于激光雷达的成本过高，而近年来移动机器人在物流仓储等民用领域的需求量
越来越大，成本就成为了一个重要的限制条件[
３]
.视觉导航，以其低成本的特性一跃成为如今最为热点的研究话题之一.视力保健远眺图
视觉导航是一种基于摄像机所获取的二维或三维信息进行环境构建实现自主的定位㊁导引以及规
划的技术[
４
].传统的视觉导航仅通过一个摄像头，无法识别图像的深度信息，不能够提供可靠的里程信息，也就无法对环境实现精准的建模.其里程信
息一般来自于较低精度的辅助激光雷达或车轮系统的积分信息，这样在成本和系统性能上难以到一
个平衡点[５
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]，因而，近年来依靠双目视觉成像原理的
立体视觉系统被广泛研究，大规模应用在导航系统上.
１．１㊀双目立体视觉
双目视觉系统的本质是模拟人类双眼对于环境信息的捕捉.人类仅凭单眼无法准确感知到环境中的物体与自己的准确距离，所以由双眼感知环境后，通过大脑内对于所捕捉的左右眼视差进行映射，最终还原成我们所看到的三维世界.双目立体视觉系统的原理与之类似，关键就在于双目摄像机对于同一位置捕捉信息后建立两个摄像机的空间映射关系.原理可通过图１说明.
图１呈现了最典型的双目系统，其中O １和O ２
代表两个完全相同的相机的焦点，点P 为所拍摄的空间一点，其在两个摄像机上的成像平面上的映射
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