第1期 2017年1月
组合机床与自动化加工技术
Modular Machine Tool & Automatic Manufacturing Technique
文章编号：10012265(2017)01=010903
D0I:10.13462/j.cnki. mmtamt.2017.01.030
No.1 Jan.2017
基于ORB特征和里程计信息的机器人视觉导航
韩晓东，刘冬，丛明
（大连理工大学机械工程学院，辽宁大连116023）
摘要：提出一种基于ORB（orientedFASTandrotatedBRIEF）特征和里程计信息的移动机器人视觉导航方法。该方法提取输入场景的ORB特征作为显著路标，同时提取机器人里程计信息计算行为模式，将显者路标和行为模式作为状态节点进行机器人环境拓扑地图的构建。基于特征匹配技术进行机器人的状态定位，并选择状态中对应的行为模式实现机器人的路径跟踪导航，且在导航过程中有防止偏移既定路线的调整机制。实验表明：文中的方法能够较好的完成机器人的导航任务，并且对环境中的动态信息具有一定的鲁棒性。
关键词：移动机器人；ORB特征；图像匹配；导航
中图分类号：TH165；TG659
文献标识码：A
Robotic Visual Navigation Based on ORBFeatures and Odometer Information
HAN Xiao-dong, LIU Dong,CONG Ming
( School of Mechanical Engineering, Dalian University of Technology, Dalian Liaoning 116023, China) Abstract: A mobile robot vision navigation method was proposed based on ORB (oriented FAST and rota-ted BRIEF)features and odometer information.The ORB features was extracted from input scenes as salient landmarks,meanwhile robot's behavior was calculated based on odometer information.Both the landmarks and the behavior patterns was informed as a state to build the topological map of the environment. Robot lo-calization was processed by feature matching, and behavior pattern was selected in corresponding state to re-e tion from the path. Experimental results show that: the method is able to perform good tracking and naviga-
tion task,and has robustness for dynamic information of environment Keywords:mobile robot;ORB features;imagematching;navigation
0引言
导航是机器人通过传感器感知环境和自身状态，运用智能算法以实现机器人的各种功能。目前机器人导航方式主要有以下几种：惯性导航，磁导航，卫星导航如GPS,视觉导航等。其中，视觉导航由于其获取信息丰富，对环境认知具有多功能性等优势，已经成为智能机器人导航领域的一个重要方向。
随着机器人计算机硬件技术的飞速发展以及各类算法的不断涌现，图像处理速度得到了极大的提高，此外视觉传感器价格也显著下降，使得视觉系统在机器人导航定位和环境感知等的应用越来越常见，在许多机器人作业的场合都会搭载智能视觉系统，比如陆地自主导航车（AutonomousGroundVehicles，AGV）[2]，空中无人机（UnmannedAerialVehicle，UAV）[3]和水
收稿日期：2016-03-22
下无人潜艇（AutonomousUnderwaterVehicles， AUV)[4]等。
本文基于图像特征提取与匹配技术实现机器人的自主导航。采用特征检测可以提取环境中有效的路标，这些路标在连续不同顿的图像中具有稳定性，且机器人回到当前位置时容易被再检测。常用的特征有很多，如经典的SIFT算法[5]及其改进型SURF算法[6]。近年来二进制算法取得了广泛的应用，其中Rublee于 2011年提出的ORB算法[汀具有高效、快速的性能。它的特征点检测以及描述子提取分别基于FAST角点和BRIEF描述算法，并加人旋转不变性，能满足导航的实时和精度需求。
场景特征检测 1
特征检测作为视觉导航过程的第一步，须为后续
*基金项目：大连市科技计划项目（2014A11GX028）
作者简介：韩晓东(1990—），男，河北邯郸人，大连理工大学硕士研究生，研究方向为机器人智能控制，（E-mail)hanxiaodong@mail.dlut.edu.cn，
万方数据