CN101943575A - 一种移动平台用测试方法和测试系统 - Google Patents

Abstract

一种移动平台用测试方法，其特征在于：根据行走路径视频信号判定正确跟踪移动平台；再现行走路径，将行走路径视频信号转化为移动轨迹图像，并将移动轨迹图像分为移动平台累积经过的覆盖区域及移动平台未经过的非覆盖区域；根据覆盖区域信息评估移动平台的行走路径，显示移动平台的覆盖效率。移动平台用测试系统包括计算机以及分别与所述计算机连接的视频采集装置和显示装置，显示装置的显示窗口包括显示行走路径评估信息以及移动平台的覆盖效率的覆盖效率显示窗口。能比较准确的获取移动平台的行走路径轨迹及移动平台的覆盖效率，可有效地评估移动平台的覆盖算法及工作效率，以便为改进移动平台的路径规划算法和提高移动平台的工作效率提供参考。

Description

一种移动平台用测试方法和测试系统

技术领域

本发明涉及移动平台，特别是涉及一种移动平台用测试方法和测试系统。

背景技术

随着科学技术的发展，机器人等移动平台的技术越来越成熟，其应用也越来越广泛，常见的机器人包括从事家务劳动的清洁机器人，具有防盗、防火等报警系统的家庭安防机器人以及能取代人类长在有毒有害等恶劣环境下进行工作的工业应用机器人等，具有广泛的应用价值和巨大的市场空间。由于机器人的行走路径覆盖效率即移动轨迹路径的覆盖面积与指定区域面积的比值，对评价移动平台的工作效率及覆盖算法具有很大的参考价值，因此有必要准确获得移动平台的行走路径轨迹及覆盖效率值，但目前没有确切的获取机器人的行走路径轨迹的方法或设备，大都通过人工观察来评价路径覆盖算法；此外，对移动平台的覆盖效率大都采用人工进行测试，然后显示移动平台的覆盖效率，但这种测试方法效率低且得到的测试数据误差较大。

发明内容

本发明所要解决的一个技术问题是弥补上述现有技术的缺陷，提供一种移动平台用测试方法。

本发明所要解决的另一个技术问题是弥补上述现有技术的缺陷，提供一种移动平台用测试系统。

本发明移动平台用测试方法的技术问题通过以下技术方案予以解决。

这种移动平台用测试方法，包括以下步骤：

1)将移动平台放入指定区域工作；

2)获取移动平台在指定区域内的行走路径视频信号。

这种移动平台用测试方法的特点是：

还包括以下步骤：

3)根据行走路径视频信号判定正确跟踪移动平台；

4)再现行走路径，将行走路径视频信号转化为移动轨迹图像，并将移动轨迹图像分为移动平台累积经过的覆盖区域及移动平台未经过的非覆盖区域；

5)根据覆盖区域信息评估移动平台的行走路径，显示移动平台的覆盖效率。

本发明移动平台用测试方法的技术问题通过以下进一步的技术方案予以解决。

在所述步骤3)根据行走路径视频信号判定正确跟踪移动平台之前，在行走路径视频中抓取一张图片并依据图片识别移动平台，包括依据图片中移动平台的形状或颜色。

所述步骤3)根据行走路径视频信号判定正确跟踪移动平台之前，如果不能识别移动平台，就对所述行走路径视频信号进行图像滤波。

在对所述行走路径视频信号进行图像滤波之后，仍然不能识别移动平台，就更改移动平台的形状或颜色。

本发明移动平台用测试系统的技术问题通过以下技术方案予以解决。

这种移动平台用测试系统，包括计算机，以及分别与所述计算机连接的视频采集装置和显示装置。

所述视频采集装置获取移动平台在指定区域内的行走路径视频信号。

所述计算机先根据行走路径视频信号判定正确跟踪移动平台；再将行走路径视频信号转化为移动轨迹图像，并将移动轨迹图像分为移动平台累积经过的覆盖区域及移动平台未经过的非覆盖区域；然后根据覆盖区域信息评估移动平台的行走路径，并通过显示装置显示移动平台的覆盖效率。

这种移动平台用测试系统的特点是：

所述显示装置的显示窗口，包括覆盖效率显示窗口，所述覆盖效率显示窗口显示行走路径评估信息以及移动平台的覆盖效率。

本发明移动平台用测试系统的技术问题通过以下进一步的技术方案予以解决。

在所述计算机根据行走路径视频信号判定正确跟踪移动平台之前，计算机在行走路径视频中抓取一张图片并依据图片识别移动平台，包括依据图片中移动平台的形状或颜色。

所述计算机根据行走路径视频信号判定正确跟踪移动平台之前，如果不能识别移动平台，就对所述行走路径视频信号进行图像滤波。

在对所述行走路径视频信号进行图像滤波之后，所述计算机仍然不能识别移动平台，就更改移动平台的形状或颜色。

所述显示装置的显示窗口，还包括实时视频显示窗口，所述实时视频显示窗口实时显示移动平台当前状况。

所述显示装置的显示窗口，还包括移动轨迹窗口，所述移动轨迹窗口显示移动轨迹图像，所述移动轨迹图像包括移动平台累积经过的覆盖区域及移动平台未经过的非覆盖区域。

所述移动轨迹窗口小于所述实时视频显示窗口，且所述移动轨迹窗口的宽度与长度之比等于所述实时视频显示窗口的宽度与长度之比。

所述视频采集装置，包括摄像机和视频采集卡，所述视频采集卡分别与所述摄像机和所述计算机连接。

本发明与现有技术对比的有益效果是：

本发明的方法和系统采用图像采集设备获取移动平台的移动轨迹视频信号，再将移动平台的移动轨迹视频转化为移动平台的抽象路径并确定抽象路径的覆盖面积，最后通过显示装置显示覆盖效率。能比较准确的获取移动平台的行走路径轨迹及移动平台的覆盖效率，可有效地评估移动平台的覆盖算法及工作效率，以便为改进移动平台的路径规划算法和提高移动平台的工作效率提供参考。与现有的人工测试方式对比，具有测试效率高且测试数据误差小的优点。

附图说明

图1是本发明方法的具体实施方式的流程图；

图2是本发明具体实施方式的有规律的对工作区域进行覆盖的移动平台的移动轨迹示意图；

图3是本发明具体实施方式的无规律的运动的移动平台的移动轨迹示意图；

图4是本发明具体实施方式的移动平台的坐标示意图；

图5是本发明具体实施方式的移动平台从a点到b点的轨迹绘制示意图；

图6是本发明具体实施方式的移动平台从b点到c点的轨迹绘制示意图；

图7是本发明具体实施方式的移动平台在A点时显示装置的显示窗口图；

图8是本发明具体实施方式的移动平台在B点时显示装置的显示窗口图；

图9是本发明具体实施方式的移动平台在C点时显示装置的显示窗口图；

图10是本发明系统的具体实施方式的组成方框图。

具体实施方式

下面结合具体实施方式并对照附图对本发明的方法进行说明。

一种如图2～10所示的圆形或椭圆形的移动平台行走路径再现及覆盖效率的测试系统，包括计算机，以及分别与计算机连接的视频采集装置和显示装置。视频采集装置，包括摄像机和视频采集卡，视频采集卡分别与摄像机和计算机连接。显示装置的显示窗口包括覆盖效率显示窗口3、移动轨迹窗口2和实时视频显示窗口1。移动轨迹窗口2小于实时视频显示窗口1，且移动轨迹窗口2的宽度与长度之比等于实时视频显示窗口1的宽度与长度之比，移动平台的中心位置在移动轨迹窗口1中的坐标与在实时视频显示窗口3中的坐标是相对一致的。为便于说明，假设如下：

(一)移动轨迹窗口2面积S2＝W2×L2，其中W2为移动轨迹窗口2的宽度，L2为移动轨迹窗口2的长度；实时视频显示窗口1的面积S1＝W1×L1，其中W1为实时视频显示窗口1的宽度，L1为实时视频显示窗口1的长度，且W2×L1＝W1×L2；

(二)移动轨迹窗口2中的白色区域是移动平台抽象路径的覆盖面积S3，抽象路径即移动平台累积经过的区域，其面积不累加重复路过的区域。从移动轨迹窗口2的第一列到第L2列逐列扫描，按照RGB颜色代码(R＝255，G＝255，B＝255)统计抽象路径的覆盖面积S3；

(三)移动平台的直径为d1，在抽象路径中的直径为d2＝d1×L2/L1；

(四)移动平台的颜色为红色，其RGB颜色代码为(R＝255，G＝0，B＝0)，在实时视频显示窗口1中采用直方图确定颜色跟踪的阈值范围为(R＞248，G＜10，B＜10)；

(五)移动平台在实时视频显示窗口1显示的某一时刻的某点中心位置的坐标为(X₁，Y₁)，下一时刻移动至另一点中心位置的坐标为(X₂，Y₂)。

(六)实时显示视频的图片为每秒25帧，将25帧的图片的中心坐标确定后，通过移动轨迹窗口2显示移动平台在1秒钟内的移动轨迹。

本具体实施方式的测试系统的测试流程如图1所示，具体步骤如下：

1)将移动平台放入测试场地即指定区域工作，调节摄像机使整个测试场地位于摄像机的视场内。

2)通过摄像机获取移动平台在测试场地内的行走路径视频信号，并通过视频采集卡传输至计算机，此时移动平台在实时视频显示窗口1中显示出来。

3)如果计算机能识别移动平台，计算机根据行走路径视频信号且基于移动平台的形状或颜色，将移动平台与背景区域区分，以判定正确跟踪移动平台；

基于移动平台的形状判定：在行走路径视频中抓拍一张图片，采用hough算法确定形状判断标准，将其轮廓图像作为标准存储到计算机内，此时计算机就会在处理形成移动视频的每帧图片中与之相同或相近的形状默认为移动平台，并将其与背景区域区分。由于摄像机拍摄角度或距离等原因，拍摄到的移动平台的形状往往会发生变化，容易出现误差或无法识别移动平台，因此只适用于在较小的测试场地判定移动平台。

基于移动平台的颜色判定：在行走路径视频中抓拍一张图片，采用直方图法确定移动平台的颜色跟踪阈值，将其表面颜色作为标准存储到计算机内，此时计算机就会在处理形成移动视频的每帧图片中与之相同或相近的颜色默认为移动平台，并将其与背景区域区分。

如果图像中某点的RGB颜色分量在采用直方图确定的颜色跟踪阈值内，计算机即判定为移动平台。

如果移动平台的表面颜色与背景区域差异大，计算机直接以移动平台的RGB平均值作为颜色判定标准，对其进行跟踪。

如果移动平台的表面颜色与背景区域颜色差异较小，计算机不能直接识别移动平台，就对行走路径视频信号进行图像滤波：先将移动平台移出测试场地，抓取图像，保存RGB颜色值，作为初始化背景，然后将移动平台放回试验场地，以移动平台的每一帧图像与初始化背景RGB的绝对差值作为颜色判定标准，如果绝对差值超过采用直方图确定的颜色跟踪阈值，计算机即判定为移动平台。

在对移动行走路径视频信号进行图像滤波后，如果计算机还不能识别移动平台，就可更改移动平台的形状或颜色使计算机识别移动平台。

4)再现行走路径，在移动轨迹图像显示窗口中，移动轨迹图像分为移动平台累积经过的覆盖区域及移动平台未经过的非覆盖区域。覆盖区域以白色显示，未覆盖区域以黑色显示。

再现行走路径的轨迹即移动平台的移动轨迹，是将移动平台在每一帧图像几何中心位置或重心叠加形成的，移动轨迹窗口2中某一时刻的某点的移动平台的一帧图像几何中心位置的坐标(X_i，Y_i)确定如下：

横坐标为：X_i＝L2/L1∑ⁿ _i＝1(x_i)/n；从实时视频显示窗口1的第一列到第L1列横向逐列扫描，按照采用直方图确定的颜色跟踪阈值进行查找移动平台的横坐标Y_i并保存；纵坐标为：Y_i＝W2/W1∑ⁿ _i＝1(y_i)/n；从实时视频显示窗口1的第一行到第W1行进行纵向逐行扫描，按照采用直方图确定的颜色跟踪阈值进行查找移动平台的纵坐标Y_i并保存。在本具体实施方式中，移动轨迹窗口2的宽度与长度之比等于实时视频显示窗口1的宽度与长度之比，即L2/L1＝W2/W1。

上述移动平台在相邻时间间隔的几何中心位置的坐标(X_i，Y_i)的连线即为移动平台的移动轨迹，如图2或图3所示。

在移动轨迹窗口2中绘制移动轨迹前，移动平台的直径或宽度按以下方法模糊确定。图4的E、F、G、H分别为移动平台在实时视频显示窗口1的横坐标Xmin、横坐标Xmax、纵坐标Ymax、纵坐标Ymin的所在点，其中，Xmax是保存的移动平台的横坐标X_i的最大值，Xmin是保存的移动平台的横坐标X_i最小值；Ymax是保存的移动平台的纵坐标Y_i的最大值，Ymin是保存的移动平台的纵坐标Y_i的最小值。移动平台的横向的直径或宽度为Xmax-Xmin，移动平台的纵向的直径或宽度为Ymax-Ymin，移动平台的直径或宽度是它们的平均值：即d1＝(Xmax-Xmin+Ymax-Ymin)/2。非圆形或非椭圆形的移动平台的直径或宽度也是按上述方法模糊确定，但存在一定误差。

图5以线段ef为宽度沿箭头所示方向绘制矩形efgh是移动平台在相邻时间间隔从a点到b点的轨迹图像。a、b两点的几何中心位置的坐标的连线为线段ab，线段e f为移动平台在移动轨迹窗口中的直径或宽度d2，其中d2＝d1×L2/L1，a点在线段ef的中心，线段垂直于线段ab，以线段ab为中心，即是移动平台轨迹图像；而图6以线段e′f′为宽度沿箭头所示方向绘制矩形e′f′g′h′是移动平台在相邻时间间隔从b点到c点的轨迹图像。

5)根据覆盖区域信息评估移动平台的行走路径，通过显示装置显示移动平台的覆盖效率η，即移动轨迹路径的覆盖面积S3与指定区域面积S2的比值。图7～9分别是移动平台在t1、t2、t3时刻在实时视频显示窗口的位置分别为A点、B点、C点时，分别与图5～6中的a点、b点、c点对应，显示装置的显示窗口示意图。移动轨迹窗口1为黑色背景，移动平台的抽象路径是以白色绘制。实时视频显示窗口1中只显示移动平台在某一时刻的位置，抽象路径则累计显示移动平台经过的区域。按照前面的假设(二)记录满足条件的像素的个数n，则抽象路径的覆盖面积S3＝n，移动平台在测试场地的覆盖效率η＝S3/S2。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下做出若干等同替代或明显变型，而且性能或用途相同，都应当视为属于本发明由所提交的权利要求书确定的专利保护范围。

Claims (10)

1.一种移动平台用测试方法，包括以下步骤：

1)将移动平台放入指定区域工作；

2)获取移动平台在指定区域内的行走路径视频信号；

其特征在于：

还包括以下步骤：

3)根据行走路径视频信号判定正确跟踪移动平台；

4)再现行走路径，将行走路径视频信号转化为移动轨迹图像，并将移动轨迹图像分为移动平台累积经过的覆盖区域及移动平台未经过的非覆盖区域；

5)根据覆盖区域信息评估移动平台的行走路径，显示移动平台的覆盖效率。

2.如权利要求1所述的移动平台用测试方法，其特征在于：

在所述步骤3)根据行走路径视频信号判定正确跟踪移动平台之前，在行走路径视频中抓取一张图片并依据图片识别移动平台，包括依据图片中移动平台的形状或颜色。

3.如权利要求2所述的移动平台用测试方法，其特征在于：

所述步骤3)根据行走路径视频信号判定正确跟踪移动平台之前，如果不能识别移动平台，就对所述行走路径视频信号进行图像滤波。

4.如权利要求3所述的移动平台用测试方法，其特征在于：

在对所述行走路径视频信号进行图像滤波之后，仍然不能识别移动平台，就更改移动平台的形状或颜色。

5.一种移动平台用测试系统，包括计算机，以及分别与所述计算机连接的视频采集装置和显示装置，

所述视频采集装置获取移动平台在指定区域内的行走路径视频信号；

所述计算机先根据行走路径视频信号判定正确跟踪移动平台；再将行走路径视频信号转化为移动轨迹图像，并将移动轨迹图像分为移动平台累积经过的覆盖区域及移动平台未经过的非覆盖区域；然后根据覆盖区域信息评估移动平台的行走路径，并通过显示装置显示移动平台的覆盖效率；

其特征在于：

所述显示装置的显示窗口，包括覆盖效率显示窗口，所述覆盖效率显示窗口显示行走路径评估信息以及移动平台的覆盖效率。

6.如权利要求5所述的移动平台用测试系统，其特征在于：

在所述计算机根据行走路径视频信号判定正确跟踪移动平台之前，计算机在行走路径视频中抓取一张图片并依据图片识别移动平台，包括依据图片中移动平台的形状或颜色。

7.如权利要求6所述的移动平台用测试系统，其特征在于：

所述计算机根据行走路径视频信号判定正确跟踪移动平台之前，如果不能识别移动平台，就对所述行走路径视频信号进行图像滤波。

8.如权利要求6所述的移动平台用测试系统，其特征在于：

在对所述行走路径视频信号进行图像滤波之后，所述计算机仍然不能识别移动平台，就更改移动平台的形状或颜色。

9.如权利要求8所述的移动平台用测试系统，其特征在于：

所述显示装置的显示窗口，还包括实时视频显示窗口及移动轨迹窗口，所述实时视频显示窗口实时显示移动平台当前状况，所述移动轨迹窗口显示移动轨迹图像，所述移动轨迹图像包括移动平台累积经过的覆盖区域及移动平台未经过的非覆盖区域。

10.如权利要求9所述的移动平台用测试系统，其特征在于：

所述移动轨迹窗口小于所述实时视频显示窗口，且所述移动轨迹窗口的宽度与长度之比等于所述实时视频显示窗口的宽度与长度之比。

Images