CN104111653A - 自动行走设备及其工作区域判断方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自动行走设备及其工作区域判断方法，所述方法包括步骤：拍摄目标区域的图像；将图像划分为若干子图像块；提取至少一个子图像块的各个像素的颜色；计算预定颜色在该子图像块中所占的比例并与第一预设值比较；提取该子图像块的纹理特征值并与第二预设值比较；当图像的一个子图像块中的预定颜色所占的比例达到或超过第一预设值且预定纹理值达到或超过第二预设值时，判断该子图像块对应的子区域为工作区域。如此使得工作系统设置简单、人性化，且工作区域识别灵活、方便。

Description

自动行走设备及其工作区域判断方法

技术领域

本发明涉及一种自动行走设备及其工作区域判断方法。

背景技术

随着计算机技术和人工智能技术的不断进步，类似于智能机器人的自动行走设备已经开始慢慢的走进人们的生活。三星、伊莱克斯等公司均开发了全自动吸尘器并已经投入市场。这种全自动吸尘器通常体积小巧，集成有环境传感器、自驱系统、吸尘系统、电池和充电系统，能够无需人工操控，自行在室内巡航，在能量低时自动返回停靠站，对接并充电，然后继续巡航吸尘。同时，哈斯科瓦纳等公司开发了类似的智能割草机，其能够自动在用户的草坪中割草、充电，无需用户干涉。由于这种自动割草系统一次设置之后就无需再投入精力管理，将用户从清洁、草坪维护等枯燥且费时费力的家务工作中解放出来，因此受到极大欢迎。

现有的自动割草机的工作区域一般是通过设置物理的边界线，如导线或篱笆，自动割草机侦测物理的边界线以确定工作区域。边界布线的过程比较麻烦，耗时费力，并且在边界线内可能还存在非草区域，或者边界线外还存在需割草的区域，采用物理边界线的方法不灵活、不方便。

因此有必要对现有的自动行走设备及其工作区域判断方法进行改进，使得工作系统设置简单、人性化，且工作区域的识别更加灵活、方便。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明提供一种工作系统设置简单、人性化，且工作区域识别灵活、方便的自动行走设备。

本发明的技术方案是这样实现的：一种自动行走设备，包括：壳体、行走模块、安装在壳体上的图像采集装置，以及连接图像采集装置和行走模块以控制自动行走设备工作的主控模块，所述图像采集装置拍摄目标区域，形成图像；所述主控模块将所述图像划分为若干子图像块，每一子图像块对应目标区域的一个子区域；所述主控模块提取至少一个子图像块的各个像素的颜色；所述主控模块计算预定颜色在该子图像块中所占的比例并与第一预设值比较；所述主控模块提取该子图像块的纹理特征值并与第二预设值比较；所述主控模块在图像的一个子图像块中的预定颜色所占的比例达到或超过第一预设值且预定纹理值达到或超过第二预设值时，判断该子图像块对应的子区域为工作区域，若该子图像块中预定颜色所占的比例小于第一预设值或纹理特征值小于第二预设值，则判断该子图像块对应的子区域为非工作区域。

优选地，所述主控模块包括子区域划分单元、颜色提取单元、占比计算单元、占比比较单元、纹理提取单元、纹理比较单元、工作区域识别单元及存储单元，存储单元存储第一预设值及第二预设值，子区域划分单元将图像划分为与若干子区域对应的子图像块，颜色提取单元提取至少一个子图像块各个像素的颜色，占比计算单元将预定颜色的像素数除以总像素数以计算预定颜色在该子图像块中的占比，占比比较单元比较该子图像块中预定颜色的占比与第一预设值，纹理提取单元提取该子图像块的纹理特征值，纹理比较单元比较该子图像块的纹理特征值与第二预设值，工作区域识别单元根据比较结果判断该子图像块对应的子区域是否为工作区域。

优选地，所述存储单元中存有所述预定颜色的颜色分量的数值范围，若一个像素的颜色分量分别落入预定颜色的颜色分量的数值范围，则所述颜色提取单元判断该像素的颜色为预定颜色。

优选地，所述颜色分量为三原色分量。

优选地，所述纹理特征值为参数离散度，所述第二预设值为预设离散度，所述存储单元中存储预设离散度及预设差分值，纹理提取单元计算一个子图像块中每相邻的两个像素的至少一个参数的梯度差分，判断该梯度差分是否大于预设差分值，计算该子图像块中所有大于该预设差分值的梯度差分的参数离散度，纹理比较单元比较参数离散度与预设离散度。

优选地，所述主控模块还包括转向控制单元，所述子区域划分单元将所述图像分为中部、左部和右部三个子图像块，分别对应目标区域的中间区域、左侧区域及右侧区域，所述中间区域位于自动行走设备的前方正中，所述左侧区域及右侧区域分别位于所述中间区域沿自动行走设备行进方向的左右两侧，当工作区域识别单元判断所述中间区域为非工作区域时，所述转向控制单元改变所述自动行走设备的行走方向，直到所述中间区域被判断为工作区域。

优选地，所述目标区域位于所述自动行走设备的正前方，且所述目标区域的宽度大于所述自动行走设备的宽度。

优选地，所述图像采集装置的视角范围为90度至120度。

优选地，所述自动行走设备为自动割草机，所述预定颜色为绿色。

优选地，所述图像采集装置上方设有遮挡板，所述遮挡板从所述图像采集装置的顶部向外延伸。

本发明还提供一种自动行走设备的工作区域判断方法，所述自动行走设备包括壳体、行走模块、安装在壳体上的图像采集装置，以及连接图像采集装置和行走模块以控制自动行走设备工作的主控模块，所述工作区域判断方法包括以下步骤：所述图像采集装置拍摄目标区域，形成图像；所述主控模块将所述图像划分为若干子图像块，每一子图像块对应目标区域的一个子区域；所述主控模块提取至少一个子图像块的各个像素的颜色；所述主控模块计算预定颜色在该子图像块中所占的比例并与第一预设值比较；所述主控模块提取该子图像块的纹理特征值并与第二预设值比较；若所述图像的一个子图像块中的预定颜色所占的比例达到或超过第一预设值且纹理特征值达到或超过第二预设值，所述主控模块则判断该子图像块对应的子区域为工作区域，若该子图像块中的预定颜色所占的比例小于第一预设值或纹理特征值小于第二预设值，所述主控模块则判断该子图像块对应的子区域为非工作区域。

优选地，所述主控模块中存有所述预定颜色的颜色分量的数值范围，所述主控模块提取一个子图像块的每一像素的颜色分量，若一个像素的颜色分量分别落入预定颜色的颜色分量的数值范围，则所述主控模块判断该像素的颜色为预定颜色。

优选地，所述颜色分量为三原色分量。

优选地，所述纹理特征值为参数离散度，所述第二预设值为预设离散度，主控模块中存储预设离散度及预设差分值，主控模块计算一个子图像块中每相邻的两个像素的至少一个参数的梯度差分，判断该梯度差分是否大于预设差分值，计算该子图像块中所有大于该预设差分值的梯度差分的参数离散度，并判断参数离散度是否达到预设离散度。

优选地，所述图像采集装置拍摄的图像包括中部、左部和右部三个子图像块，分别对应目标区域的中间区域、左侧区域及右侧区域，所述中间区域位于自动行走设备的前方正中，所述左侧区域及右侧区域分别位于所述中间区域沿自动行走设备行进方向的左右两侧，当所述中间区域被判断为非工作区域时，所述转向控制单元改变所述自动行走设备的行走方向，直到所述中间区域被判断为工作区域。

本发明中的自动行走设备及其工作区域判断方法通过图像采集装置拍摄目标区域的图像，主控模块结合颜色识别及纹理分析，判断目标区域的至少一个子区域是否为工作区域，如此使得工作区域的识别更加灵活、方便。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：

图1是本发明实施例的自动工作系统图。

图2是图1所示的自动工作系统中自动行走设备的模块图。

图3是图2所示的自动行走设备的立体图。

图4是图2所示的自动行走设备的拍摄区域示意图。

图5是图3所示的图像的像素分布示意图。

图6是本发明的工作区域判断方法的第一实施例的流程示意图。

图7是本发明的工作区域判断方法的第二实施例的流程示意图。

图8是本实施例中的自动行走设备保持直线行走的示意图。

图9是本实施例中的自动行走设备向右转向的示意图。

其中，

1、自动行走设备；   4、停靠站；             5、工作区域；

6、边界；           7、非工作区域；         71、孤岛；

11、壳体；          15、图像采集装置；      16、超声波探测装置；

17、行走模块；      19、工作模块；          33、能量模块；

31、主控模块；      13、轮组；              131、左轮；

132、右轮；         133、辅助轮；           a、中间区域；

b、左侧区域；       c、右侧区域；           d、盲区；

29、遮挡板；        311、子区域划分单元；   312、颜色提取单元；

313、占比计算单元； 314、占比比较单元；     315、纹理提取单元；

316、纹理比较单元； 317、工作区域识别单元； 318、存储单元；

319、转向控制单元；

具体实施方式

图1所示为本发明一实施例的自动工作系统。自动工作系统设置在地面或其他表面上。在本实施例中，地面划分为工作区域5和非工作区域7，被工作区域5包围的部分非工作区域7形成孤岛71，工作区域5和非工作区域7的交界线形成边界6。工作区域5和非工作区域7在视觉上具有差异。自动工作系统包括自动行走设备1和停靠站4。自动行走设备1可以为自动吸尘器、自动割草机、自动修剪机等。在本实施例中，自动行走设备1为自动割草机，停靠站4布置在工作区域的外围边界6上。

结合图2和图3，自动行走设备1具有壳体11及安装在壳体11上的图像采集装置15。图像采集装置15拍摄自动行走设备1前方区域的图像。

自动行走设备1还包括主控模块31、行走模块17、工作模块19、能量模块33及超声波探测装置16。所述主控模块31与行走模块17、工作模块19、能量模块33、图像采集装置15及超声波探测装置16均相连。

工作模块19用于执行特定的工作。本实施例中，工作模块19具体为切割模块，包括用于割草的切割部件(图未示)和驱动切割部件的切割马达(图未示)。

能量模块33用于给自动行走设备1的运行提供能量。能量模块33的能源可以为汽油、电池包等，在本实施例中能量模块33包括在壳体2内设置的可充电电池包。在工作的时候，电池包释放电能以维持自动行走设备1工作。在非工作的时候，电池可以连接到外部电源以补充电能。特别地，出于更人性化的设计，当探测到电池的电量不足时，自动行走设备1会自行的寻找停靠站4补充电能。

行走模块17包括轮组13和驱动轮组13的行走马达。轮组13可以有多种设置方法。通常轮组13包括由行走马达驱动的驱动轮和辅助支撑壳体11的辅助轮133，驱动轮的数量可以为1个，2个或者更多。如图2所示，以自动行走设备1的移动方向作为前侧，与前侧相对的一侧为后侧，与前后侧相邻的两边分别为左右两侧。在本实施例中，自动行走设备1的驱动轮为2个，分别为位于左侧的左轮131和位于右侧的右轮132。左轮131和右轮132关于自动行走设备1的中轴线对称设置。左轮131和右轮132优选的位于壳体11的后部，辅助轮133位于前部，当然在其他实施例中也可以替换设置。

在本实施例中，左轮131和右轮132各自配接一个驱动马达，以实现差速输出以控制转向。驱动马达可以直接连接驱动轮，但也可以在驱动马达和驱动轮之间设传动装置，如本技术领域内常见的行星轮系等。在其他的实施例中，也可设置驱动轮2个，驱动马达1个，这种情况下，驱动马达通过第一传动装置驱动左轮131，通过第二传动装置驱动右轮132。即同一个马达通过不同的传动装置驱动左轮131和右轮132。

如图3和图4，图像采集装置15安装在壳体11的前部靠上的位置，优选的居中设置，采集壳体11前方区域的图像，该前方区域至少包括前方地面的目标区域。在本实施例中，图像采集装置15的取景范围为一固定区域，如固定的视角范围90度至120度。在其他可选实施例中取景范围也可以为活动的，可选取视角范围内一定角度范围作为实际取景范围，如选取视角范围120度内位于中部的90度范围作为实际取景范围。

图像采集装置15的取景范围包括的目标区域为图4中的矩形的DCIJ区域，DCIJ区域位于自动行走设备1的正前方的地面，且和自动行走设备1间隔一小段距离，形成盲区d。DCIJ区域的中轴线和自动行走设备1的壳体11的中轴线重合，且DCIJ区域的宽度略大于自动行走设备1的宽度。这样能够保证自动行走设备1能够采集其正前方不远处地面的图像信息，供主控模块31判断其属性。

图像采集装置15的全部取景范围可以大于DCIJ区域，例如还包括地面以上的区域，在这种情况下，主控模块31会将图像采集装置15采集的完整图像中，对应于DCIJ区域的预定图形块提取出来进行地面属性分析；图像采集装置15的全部取景范围也可以恰好等于DCIJ区域，此时图像采集装置15采集的完整图像即为对应于DCIJ区域的预定图像块。

具体在本实施例中，经过主控模块31的处理，预定图像块分为中部、左部和右部三个子图像块，分别对应于目标区域中的子区域。中部对应于自动行走设备1的前方正中、与自动行走设备1等宽的中间区域a；左部对应于自动行走设备1的前方、位于中间区域a左侧的左侧区域b；右部对应于自动行走设备1的前方、位于中间区域a右侧的右侧区域c。目标区域和自动行走设备1之间具有一个图像采集装置覆盖不到的盲区d。

请再次参考图3，所述图像采集装置15上方还设置遮挡板29，所述遮挡板29从图像采集装置15的顶部向外水平延伸，以避免目光照射图像采集装置15而造成曝光过度，还可为所述图像采集装置15遮挡雨水。所述超声波探测装置16用于探测自动行走设备1前方是否存在障碍物或充电站。

主控模块31通过分析图像采集装置15拍摄的图像中的各项信息判断取景区域中的各个部分的属性，如分析其属于工作区域或非工作区域，或分析其属于已工作区域或待工作区域。具体在本实施例中，主控模块31通过分析图像中各个部分的颜色信息和纹理信息，判断各个部分对应的位置是否是作为工作区域的草地。作为工作区域，草地的颜色为绿色，且纹理为天然的不规则图案，而作为非工作区域，土地地面或水泥等其他地面颜色通常不是绿色，即使颜色为绿色，其通常为人工加工的物品，从而具有规则的纹理。因此，主控模块31在识别出某部分颜色为绿色，且纹理不规则，则判断该部分为草地，若颜色不是绿色或者纹理具有规则，则为非草地。

在判断得到各个部分的属性后，主控模块31还控制自动行走设备1的行走方向，使得自动行走设备1始终位于工作区域中。

下面对本实施例中的自动行走设备1根据图像信息判断工作区域的过程进行说明。

请再次参考图2，所述主控模块31包括子区域划分单元311、颜色提取单元312、占比计算单元313、占比比较单元314、纹理提取单元315、纹理比较单元316、工作区域识别单元317及存储单元318。

所述图像采集装置15拍摄自动行走设备1前方地面的图像后，所述子区域划分单元311将图像划分为若干子图像块，分别对应于目标区域中的若干子区域。本实施方式中，若干子图像块包括中部、左部和右部三个子图像块，分别对应于目标区域中的中间区域a、左侧区域b及右侧区域c。

请同时参考图4及图5，所述颜色提取单元312提取至少一个子图像块各个像素的颜色并判断各个像素是否为预定颜色。

本实施方式中，颜色提取单元312分别提取中部、左部和右部中各个像素的颜色，特别地，颜色提取单元312提取各个像素三原色(RGB)分量；所述存储单元318中存有所述预定颜色的三原色分量的数值范围，颜色提取单元312比较一个像素的三原色分量与预定颜色的三原色分量的数值范围；若一个像素的三原色分量分别落入预定颜色的三原色分量的数值范围，颜色提取单元312则判断该像素的颜色为预定颜色。

另一较佳实施方式中，存储单元318中存有预定颜色的预设色调值(Hue)范围，颜色提取单元312在提取一个像素三原色分量后，将得到的RGB分量进一步转换为HSV(色调Hue，饱和度Saturation，亮度Value)值，并判断其色调值是否在预设色调值范围之内，是则该像素的颜色为预定颜色。

本实施方式中，所述预定颜色为绿色。

占比计算单元313计算预定颜色的像素在一个子图像块中所占的比例(以下简称占比)。

具体地，在一个子图像块中，占比计算单元313将预定颜色的像素的数目除以该子图像块中总的像素的数目，得到预定颜色的像素在该子图像块中的占比。

所述存储单元318中存有第一预设值，所述占比比较单元314比较该子图像块中预定颜色的占比与第一预设值，判断两者大小。

纹理提取单元315提取该子图像块的纹理特征值。

一个子图像块所有像素的至少一个参数的离散度可以体现该参数的各个取值之间的差异程度。若目标区域为绿色的油漆，则其图像中一个参数的离散度很小，甚至为0。由于草地的纹理不规则，一个子图像块所有像素的一个参数的差分值的离散度会大于或等于一个预设离散度，从而体现了该子图像块纹理的不规则性。因此，本实施方式中，所述纹理特征值为参数离散度，如颜色离散度、灰度离散度、亮度离散度等。

纹理比较单元316比较该子图像块的纹理特征值与第二预设值以判断纹理特征值是否达到第二预设值。本实施方式中，所述第二预设值为预设离散度。

工作区域识别单元317在该子图像块中的预定颜色的占比达到或超过第一预设值且纹理特征值达到或超过第二预设值时判断该子图像块对应的子区域为工作区域。

下面以颜色离散度为例，对纹理分析的具体过程进行说明。所述存储单元318存储预设离散度及预设差分值。

在颜色提取单元312判断各个像素是否为预定颜色后，纹理提取单元315将所有预定颜色的像素标记为1，非预定颜色的像素标记为0；纹理提取单元315计算每相邻的两个像素的标记值的梯度差分值，并判断该梯度差分值是否大于等于预设差分值，如1；纹理提取单元315计算该子区域中所有大于等于该预设差分值的梯度差分值的离散度，具体可采用极差、平均差或标准差等方式计算离散度。

另一较佳实施方式中，纹理提取单元315计算每相邻的两个像素的色调值的梯度差分值，并判断该梯度差分值是否大于等于预设差分值；纹理提取单元315计算该子区域中所有大于等于该预设差分值的梯度差分值的离散度，具体可采用极差、平均差或标准差等方式计算离散度。

纹理比较单元316比较该离散度与预设离散度以判断该离散度是否达到预设离散度。

其他实施方式中，主控模块31也可先进行纹理分析，再进行颜色识别，只要一个子图像块中的预定颜色的占比达到或超过第一预设值且纹理特征值达到或超过第二预设值，所述主控模块32则识别该子图像块对应的子区域为工作区域5。上述工作区域5和非工作区域7的区分方法仅仅是示例性的，在类似的思路下，主控模块31也可以使用其他的算法对图像进行处理来区分工作区域5和非工作区域7。例如将预定区块划分为更多的子区域以提高位置识别的精确度、改变预定区块的形状，如变为扇形以涵盖更宽的视野等等。

下面对本实施例中的自动行走设备1根据至少一个子区域的工作区域判断结果控制自动行走设备1的行走方向的过程进行说明。

所述主控模块31还包括转向控制单元319。当所述中间区域a被判断为工作区域时，所述转向控制单元319保持所述自动行走设备1的行走方向；当所述中间区域a被判断为非工作区域时，所述转向控制单元319改变所述自动行走设备1的行走方向，直到所述中间区域a被判断为工作区域。从而保证所述自动行走设备1仅在工作区域5内行走，不会跑出工作区域5。

具体地，在本实施例中，当所述中间区域a被判断为非工作区域时，所述转向控制单元319控制自动行走设备1随机地向左转向或者向右转向，直到所述中间区域a被判断为工作区域。

其他实施方式中，转向控制单元319根据转向时中间区域a中的绿色占比的变化趋势或者绿色离散度的变化趋势进一步调整自动行走设备1的行走方向。如自动行走设备1向右转向时，中间区域a中的绿色占比变大或者绿色离散度变大则转向控制单元319控制自动行走设备1继续向右转向；相反，如果自动行走设备1向右转向时，中间区域a中的绿色占比变小或者绿色离散度变小则转向控制单元319控制自动行走设备1停止向右转向，之后向左转向。

请参考图6，本发明还提供一种自动行走设备1的工作区域判断方法，本发明工作区域判断方法的第一较佳实施例包括以下步骤：

步骤S101：所述图像采集装置15拍摄自动行走设备1前方目标区域的图像。

步骤S102：所述主控模块31将图像采集装置15拍摄的图像划分为若干子图像块。本实施方式中，若干子图像块分为中部、左部和右部三个子图像块，分别对应于目标区域中的中间区域a、左侧区域b及右侧区域c。

步骤S103：所述主控模块31提取至少一个子图像块的各个像素的颜色。

本实施方式中，主控模块31提取每一子图像块的各个像素的三原色(RGB)分量。

步骤S104：所述主控模块31识别子图像块的各个像素的颜色是否为预定颜色。

步骤S105：所述主控模块31计算预定颜色在该子图像块中的占比。

本实施方式中，所述预定颜色为绿色，所述主控模块31中存有预定颜色的颜色分量，特别是三原色分量的数值范围。若一个像素的颜色分量分别落入预定颜色的颜色分量的数值范围，则颜色提取单元312判断该像素的颜色为预定颜色。在一个子图像块中，占比计算单元313将绿色像素的数目除以该子图像块中总的像素的数目，得到绿色的像素在该子图像块中的占比。

步骤S106：所述主控模块31判断预定颜色在该子图像块中所占的比例是否达到或超过第一预设值。是则进入步骤S107，否则进入步骤S110。

步骤S107：所述主控模块31提取该子图像块的纹理特征值。

本实施方式中，所述纹理特征值为参数离散度，所述第二预设值为预设离散度。所述主控模块31存有预设离散度及预设差分值，纹理提取单元315计算一个子图像块中每相邻的两个像素的至少一个参数的梯度差分，判断该梯度差分是否大于预设差分值，计算该子图像块中所有大于该预设差分值的梯度差分的离散度。

步骤S108：所述主控模块31判断该子图像块的纹理特征值是否达到或超过第二预设值。是则进入步骤S109，否则进入步骤S110。

步骤S109：若该子图像块中预定颜色的占比达到或超过第一预设值且纹理特征值达到或超过第二预设值，主控模块32则识别该子图像块对应的子区域为工作区域5。

步骤S110：若该子图像块中预定颜色的占比小于第一预设值且纹理特征值小于第二预设值，所述主控模块32则识别该子图像块对应的子区域为非工作区域7。

请参考图7，本发明工作区域判断方法的第二较佳实施例包括以下步骤：

步骤S201：所述图像采集装置15拍摄自动行走设备1前方地面的图像。

步骤S202：所述主控模块31将图像采集装置15拍摄的图像划分为若干子图像块。本实施方式中，若干子图像块分为中部、左部和右部三个子图像块，分别对应于中间区域a、左侧区域b及右侧区域c。

步骤S203：所述主控模块31提取每一子图像块的纹理特征值。

本实施方式中，所述纹理特征值为参数离散度，所述第二预设值为预设离散度。所述主控模块31存有预设离散度及预设差分值，纹理提取单元315计算一个子图像块中每相邻的两个像素的至少一个参数的梯度差分，判断该梯度差分是否大于预设差分值，计算该子图像块中所有大于该预设差分值的梯度差分的离散度。

步骤S204：所述主控模块31判断判断该子图像块的纹理特征值是否达到或超过第二预设值。是则进入步骤S205，否则进入步骤S210。

步骤S205：所述主控模块31提取至少一个子图像块的各个像素的颜色。

本实施方式中，主控模块31提取每一子图像块的各个像素的三原色(RGB)分量。

步骤S206：所述主控模块31识别子图像块的各个像素的颜色是否为预定颜色。

步骤S207：所述主控模块31计算预定颜色在该子图像块中占比。

本实施方式中，所述预定颜色为绿色，所述主控模块31中存有预定颜色的颜色分量，特别是三原色分量的数值范围。若一个像素的颜色分量分别落入预定颜色的颜色分量的数值范围，则颜色提取单元312判断该像素的颜色为预定颜色。在一个子图像块中，占比计算单元313将绿色像素的数目除以该子图像块中总的像素的数目，得到绿色的像素在该子图像块中的占比。

步骤S208：所述主控模块31判断预定颜色在该子图像块中所占的比例是否达到或超过第一预设值。是则进入步骤S209，否则进入步骤S210。

步骤S209：若该子图像块中预定颜色的占比达到或超过第一预设值且纹理特征值达到或超过第二预设值，所述主控模块32则识别该部分对应的子区域为工作区域5。

步骤S210：若该子图像块中预定颜色的占比小于第一预设值且纹理特征值小于第二预设值，所述主控模块32则识别该子图像块对应的子区域为非工作区域7。

本实施例中的工作区域判断方法在判断至少一个子区域是否为工作区域后，还控制自动行走设备1的行走方向。

请参考图8，当所述中间区域a被判断为工作区域时，所述主控模块31控制所述自动行走设备1保持行走方向。

当所述中间区域a被判断为非工作区域时，所述主控模块31改变所述自动行走设备1的行走方向，直到所述中间区域a被判断为工作区域。从而保证所述自动行走设备1仅在工作区域5内行走，不会跑出工作区域5。

具体地，在本实施例中，当所述中间区域a被判断为非工作区域时，所述主控模块31控制自动行走设备1随机地向左转向或者向右转向，直到所述中间区域a被判断为工作区域。

其他实施方式中，主控模块31根据转向时中间区域a中的绿色占比的变化趋势或者绿色离散度的变化趋势进一步调整自动行走设备1的行走方向。

请参考图9，如自动行走设备1向右转向时，中间区域a中的绿色占比变大或者绿色离散度变大则主控模块31控制自动行走设备1继续向右转向；相反，如果自动行走设备1向右转向时，中间区域a中的绿色占比变小或者绿色离散度变小则主控模块31控制自动行走设备1停止向右转向，之后向左转向。

本发明的工作区域判断方法通过图像采集装置15拍摄自动行走设备1前方的图像，主控模块31结合颜色识别及纹理分析，判断目标区域的至少部分区域是否为工作区域，如此使得工作系统设置简单、人性化，且工作区域识别灵活、方便。

本领域技术人员可以想到的是，本发明中的工作区域判断方法的具体步骤可以有其他的变化形式，自动行走设备1的具体结构也可以有很多的变化形式，但其采用技术方案的主要技术特征与本发明相同或相似，均应涵盖于本发明保护范围内。

Claims (15)

1.一种自动行走设备，其特征在于，所述自动行走设备包括：壳体、行走模块、安装在壳体上的图像采集装置，以及连接图像采集装置和行走模块以控制自动行走设备工作的主控模块，其中，

所述图像采集装置拍摄目标区域，形成图像；

所述主控模块将所述图像划分为若干子图像块，每一子图像块对应目标区域的一个子区域；

所述主控模块提取至少一个子图像块的各个像素的颜色；

所述主控模块计算预定颜色在该子图像块中所占的比例并与第一预设值比较；

所述主控模块提取该子图像块的纹理特征值并与第二预设值比较；

所述主控模块在图像的一个子图像块中的预定颜色所占的比例达到或超过第一预设值且预定纹理值达到或超过第二预设值时，判断该子图像块对应的子区域为工作区域，若该子图像块中预定颜色所占的比例小于第一预设值或纹理特征值小于第二预设值，则判断该子图像块对应的子区域为非工作区域。

2.根据权利要求1所述的自动行走设备，其特征在于：所述主控模块包括子区域划分单元、颜色提取单元、占比计算单元、占比比较单元、纹理提取单元、纹理比较单元、工作区域识别单元及存储单元，存储单元存储第一预设值及第二预设值，子区域划分单元将图像划分为与若干子区域对应的子图像块，颜色提取单元提取至少一个子图像块各个像素的颜色，占比计算单元将预定颜色的像素数除以总像素数以计算预定颜色在该子图像块中的占比，占比比较单元比较该子图像块中预定颜色的占比与第一预设值，纹理提取单元提取该子图像块的纹理特征值，纹理比较单元比较该子图像块的纹理特征值与第二预设值，工作区域识别单元根据比较结果判断该子图像块对应的子区域是否为工作区域。

3.根据权利要求2所述的自动行走设备，其特征在于：所述存储单元中存有所述预定颜色的颜色分量的数值范围，若一个像素的颜色分量分别落入预定颜色的颜色分量的数值范围，则所述颜色提取单元判断该像素的颜色为预定颜色。

4.根据权利要求3所述的自动行走设备，其特征在于：所述颜色分量为三原色分量。

5.根据权利要求2所述的自动行走设备，其特征在于：所述纹理特征值为参数离散度，所述第二预设值为预设离散度，所述存储单元中存储预设离散度及预设差分值，纹理提取单元计算一个子图像块中每相邻的两个像素的至少一个参数的梯度差分，判断该梯度差分是否大于预设差分值，计算该子图像块中所有大于该预设差分值的梯度差分的参数离散度，纹理比较单元比较参数离散度与预设离散度。

6.根据权利要求2所述的自动行走设备，其特征在于：所述主控模块还包括转向控制单元，所述子区域划分单元将所述图像分为中部、左部和右部三个子图像块，分别对应目标区域的中间区域、左侧区域及右侧区域，所述中间区域位于自动行走设备的前方正中，所述左侧区域及右侧区域分别位于所述中间区域沿自动行走设备行进方向的左右两侧，当工作区域识别单元判断所述中间区域为非工作区域时，所述转向控制单元改变所述自动行走设备的行走方向，直到所述中间区域被判断为工作区域。

7.根据权利要求1所述的自动行走设备，其特征在于：所述目标区域位于所述自动行走设备的正前方，且所述目标区域的宽度大于所述自动行走设备的宽度。

8.根据权利要求1所述的自动行走设备，其特征在于：所述图像采集装置的视角范围为90度至120度。

9.根据权利要求1所述的自动行走设备，其特征在于：所述自动行走设备为自动割草机，所述预定颜色为绿色。

10.根据权利要求1所述的自动行走设备，其特征在于：所述图像采集装置上方设有遮挡板，所述遮挡板从所述图像采集装置的顶部向外延伸。

11.一种自动行走设备的工作区域判断方法，所述自动行走设备包括壳体、行走模块、安装在壳体上的图像采集装置，以及连接图像采集装置和行走模块以控制自动行走设备工作的主控模块，其特征在于，所述工作区域判断方法包括以下步骤：

所述图像采集装置拍摄目标区域，形成图像；

所述主控模块将所述图像划分为若干子图像块，每一子图像块对应目标区域的一个子区域；

所述主控模块提取至少一个子图像块的各个像素的颜色；

所述主控模块计算预定颜色在该子图像块中所占的比例并与第一预设值比较；

所述主控模块提取该子图像块的纹理特征值并与第二预设值比较；

若所述图像的一个子图像块中的预定颜色所占的比例达到或超过第一预设值且纹理特征值达到或超过第二预设值，所述主控模块则判断该子图像块对应的子区域为工作区域，若该子图像块中的预定颜色所占的比例小于第一预设值或纹理特征值小于第二预设值，所述主控模块则判断该子图像块对应的子区域为非工作区域。

12.根据权利要求11所述的工作区域判断方法，其特征在于：所述主控模块中存有所述预定颜色的颜色分量的数值范围，所述主控模块提取一个子图像块的每一像素的颜色分量，若一个像素的颜色分量分别落入预定颜色的颜色分量的数值范围，则所述主控模块判断该像素的颜色为预定颜色。

13.根据权利要求12所述的工作区域判断方法，其特征在于：所述颜色分量为三原色分量。

14.根据权利要求11所述的工作区域判断方法，其特征在于：所述纹理特征值为参数离散度，所述第二预设值为预设离散度，主控模块中存储预设离散度及预设差分值，主控模块计算一个子图像块中每相邻的两个像素的至少一个参数的梯度差分，判断该梯度差分是否大于预设差分值，计算该子图像块中所有大于该预设差分值的梯度差分的参数离散度，并判断参数离散度是否达到预设离散度。

15.根据权利要求11所述的工作区域判断方法，其特征在于：所述图像采集装置拍摄的图像包括中部、左部和右部三个子图像块，分别对应目标区域的中间区域、左侧区域及右侧区域，所述中间区域位于自动行走设备的前方正中，所述左侧区域及右侧区域分别位于所述中间区域沿自动行走设备行进方向的左右两侧，当所述中间区域被判断为非工作区域时，所述转向控制单元改变所述自动行走设备的行走方向，直到所述中间区域被判断为工作区域。