談到移動(dòng)機(jī)器人，大家第一印象可能是服務(wù)機(jī)器人，實(shí)際上無(wú)人駕駛汽車、可自主飛行的無(wú)人機(jī)等等都屬于移動(dòng)機(jī)器人范疇。它們能和人一樣能夠在特定的環(huán)境下自由行走／飛行，都依賴于各自的定位導(dǎo)航、路徑規(guī)劃以及避障等功能，而視覺算法則是實(shí)現(xiàn)這些功能關(guān)鍵技術(shù)。

　　如果對(duì)移動(dòng)機(jī)器人視覺算法進(jìn)行拆解，你就會(huì)發(fā)現(xiàn)獲取物體深度信息、定位導(dǎo)航以及壁障等都是基于不同的視覺算法，本文就帶大家聊一聊幾種不同但又必不可少的視覺算法組成。

　　本文作者陳子沖，系Segway Robot架構(gòu)師和算法負(fù)責(zé)人。

　　移動(dòng)機(jī)器人的視覺算法種類

　　Q：實(shí)現(xiàn)定位導(dǎo)航、路徑規(guī)劃以及避障，那么這些過(guò)程中需要哪些算法的支持？

　　談起移動(dòng)機(jī)器人，很多人想到的需求可能是這樣的：“嘿，你能不能去那邊幫我拿一杯熱拿鐵過(guò)來(lái)?！边@個(gè)聽上去對(duì)普通人很簡(jiǎn)單的任務(wù)，在機(jī)器人的世界里，卻充滿了各種挑戰(zhàn)。為了完成這個(gè)任務(wù)，機(jī)器人首先需要載入周圍環(huán)境的地圖，精確定位自己在地圖中的位置，然后根據(jù)地圖進(jìn)行路徑規(guī)劃控制自己完成移動(dòng)。

　　而在移動(dòng)的過(guò)程中，機(jī)器人還需要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境的三維深度信息，實(shí)時(shí)的躲避障礙物直至到達(dá)最終目標(biāo)點(diǎn)。在這一連串機(jī)器人的思考過(guò)程中，可以分解為如下幾部分的視覺算法：

　　1．深度信息提取

　　2．視覺導(dǎo)航

　　3．視覺避障

　　后面我們會(huì)詳細(xì)說(shuō)這些算法，而這些算法的基礎(chǔ)，是機(jī)器人腦袋上的視覺傳感器。

　　視覺算法的基礎(chǔ)：傳感器

　　Q：智能手機(jī)上的攝像頭可以作為機(jī)器人的眼睛嗎？

　　所有視覺算法的基礎(chǔ)說(shuō)到底來(lái)自于機(jī)器人腦袋上的視覺傳感器，就好比人的眼睛和夜間視力非常好的動(dòng)物相比，表現(xiàn)出來(lái)的感知能力是完全不同的。同樣的，一個(gè)眼睛的動(dòng)物對(duì)世界的感知能力也要差于兩個(gè)眼睛的動(dòng)物。每個(gè)人手中的智能手機(jī)攝像頭其實(shí)就可以作為機(jī)器人的眼睛，當(dāng)下非常流行的Pokeman Go游戲就使用了計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)來(lái)達(dá)成AR的效果。

　　像上圖畫的那樣，一個(gè)智能手機(jī)中攝像頭模組，其內(nèi)部包含如下幾個(gè)重要的組件：鏡頭，IR filter，CMOS sensor。其中鏡頭一般由數(shù)片鏡片組成，經(jīng)過(guò)復(fù)雜的光學(xué)設(shè)計(jì)，現(xiàn)在可以用廉價(jià)的樹脂材料，做出成像質(zhì)量非常好的手機(jī)攝像頭。