[實(shí)用新型]以定距三球?yàn)橐曈X標(biāo)志物的室內(nèi)自動(dòng)運(yùn)輸車定位系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201420035649.2
• 申請日: 2014-01-20
• 公開（公告）號: CN205175398U
• 公開（公告）日: 2016-04-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 蘇成悅;林劍冰
• 申請（專利權(quán)）人: 廣東工業(yè)大學(xué);蘇成悅;林劍冰
• 主分類號: G01C11/00
• 分類號: G01C11/00;G08C17/02;G01C21/00
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• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及一種室內(nèi)定位技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種基于機(jī)器視覺的室內(nèi)自動(dòng)運(yùn)輸車 定位技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

由于室內(nèi)環(huán)境中存在較多的限制條件，導(dǎo)致GPS系統(tǒng)并不能發(fā)揮它準(zhǔn)確定位的優(yōu)勢。因 此尋找一個(gè)合適技術(shù)進(jìn)行室內(nèi)定位（IPS）也很快成為當(dāng)今研究開發(fā)的熱點(diǎn)。目前常用的室內(nèi) 定位技術(shù)包括AGPS技術(shù)、超聲波技術(shù)、射頻識別技術(shù)和無線局域網(wǎng)技術(shù)等，但這些技術(shù)的 定位精度比較低，不僅易受多徑效應(yīng)和環(huán)境變動(dòng)而影響計(jì)算，而且需要在室內(nèi)布置大量硬件 設(shè)施輔助定位，不利于維護(hù)。近年來出現(xiàn)一些基于視覺的物體位置和方向的檢測方法，如文 獻(xiàn)“DeRenLi,YongLiu,XiuXiaoYuan,Image-basedself-positionandorientationmethodfor movingplatform[J].ScienceChinaInformationSciences,2013,56(4):4649-4662.”其主要優(yōu)勢是 能夠避開上述技術(shù)因傳輸產(chǎn)生的誤差，提供比較高的定位精度，并且能夠不增加硬件成本就 能進(jìn)行目標(biāo)物方向和傾角的檢測。

對于機(jī)器視覺的定位方式，目前主要有以下三種方案：單目視覺定位、雙目視覺定位和 全方位視覺定位。基于雙目視覺的定位系統(tǒng)，主要根據(jù)雙攝像頭獲取場景圖像的視差信息進(jìn) 行位置判斷，如文獻(xiàn)“白明,莊嚴(yán),王偉.雙目立體匹配算法的研究與進(jìn)展[J].控制與決策,2008, 23(7):721-729.”；全方位視覺定位系統(tǒng)，利用全方位攝像頭獲取包含360°場景信息的圖像， 接著把全方位圖展開成柱面全景圖，最后實(shí)現(xiàn)目標(biāo)物的定位，如文獻(xiàn)“周明暉.基于全方位 視覺的柱面展開與實(shí)時(shí)目標(biāo)跟蹤算法研究[D].上海:上海交通大學(xué),2013”。對比以上兩種方 案，基于單目視覺的定位系統(tǒng)無需解決雙目視覺系統(tǒng)中雙圖像的像素匹配和全方位視覺系統(tǒng) 中圖像畸變、像素重復(fù)與丟失等帶來的誤差問題，并具有成本低、體積小、實(shí)時(shí)性高的特點(diǎn)， 因此近年來越來越多地被采用。其中基于幾何投影法的單目視覺測距方法被廣泛應(yīng)用于移動(dòng) 機(jī)器人測距、汽車自動(dòng)壁障等。但在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，機(jī)器人或汽車的走動(dòng)容易引起攝像頭的抖 動(dòng)，這將嚴(yán)重影響測距算法，造成較大的誤差。

通常自動(dòng)運(yùn)輸車（AGV）本身不適用于作為定位目標(biāo)，因?yàn)椴煌瑧?yīng)用的AGV外觀不盡 相同，需要針對不同的AGV更改識別算法，并且AGV外觀在不同視圖下不具有不變性，需 要增加矯正算法，這不僅會(huì)帶來矯正誤差，而且會(huì)增加代碼開銷。

發(fā)明內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的是為了避免上述現(xiàn)有室內(nèi)定位技術(shù)存在的誤差問題，提供一種采用固 定單攝像頭方式并以特定組合的三球標(biāo)志物作為定位目標(biāo)的室內(nèi)自動(dòng)運(yùn)輸車定位系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn) 室內(nèi)自動(dòng)運(yùn)輸車的快速、精確、可靠的定位。

本實(shí)用新型所采用技術(shù)方案如下：

設(shè)計(jì)一種由特定組合的三球標(biāo)志物作為定位目標(biāo)，間接實(shí)現(xiàn)室內(nèi)自動(dòng)運(yùn)輸車位置、方向 及傾角的檢測，該標(biāo)志物由兩個(gè)半徑相同的小球和一個(gè)半徑為小球半徑2倍的大球組合而成， 且兩個(gè)小球球心與大球球心距離都為大球半徑的4倍，三球球心構(gòu)成一個(gè)以小球球心與大球 球心的距離為腰長，頂角為120°的等腰三角形，三個(gè)球均可分別裝入三種不同顏色的LED， 搭配成27種不同編碼的標(biāo)志物。在室內(nèi)地面中，大球球心主要作為定位目標(biāo)的位置判斷，等 腰三角形在室內(nèi)地面的方位作為定位目標(biāo)方向的判斷，三小球的球心所構(gòu)成平面與室內(nèi)平面 產(chǎn)生的夾角作為定位目標(biāo)的傾角判斷。

所述三種不同顏色的LED為紅、綠、藍(lán)三種顏色的LED。

所述等腰三角形方位是指以大球球心為原點(diǎn)，與底邊中點(diǎn)構(gòu)成的射線在室內(nèi)地面指向的 方向。

在室內(nèi)天花板上固定安裝光軸垂直于室內(nèi)地面的攝像機(jī)，由該攝像機(jī)獲取室內(nèi)地面圖像， 處理器對所獲取的圖像進(jìn)行預(yù)處理、標(biāo)志物的識別以及位姿的計(jì)算，并通過無線通信模塊完 成對自動(dòng)運(yùn)輸車的導(dǎo)航及控制。

優(yōu)選的，所述處理器為DSP數(shù)字信號處理器。

所述圖像預(yù)處理具體處理過程如下：先對RGB圖像進(jìn)行顏色分割，接著對顏色分割后的 圖像進(jìn)行形態(tài)學(xué)腐蝕和膨脹操作，最后對圖像進(jìn)行邊緣提取操作。

所述標(biāo)志物的識別具體處理過程如下：先對所有邊緣輪廓像素進(jìn)行歸類和記錄，接著對 滿足面積要求以及圓形度要求的輪廓進(jìn)行篩選，對篩選后的輪廓圖像進(jìn)行最小二乘法的橢圓 擬合，最后利用三球之間的距離、線度比例關(guān)系和模式匹配方法識別出標(biāo)志物。