CN107016314A - 结合人工标记和二维条码进行电脑视觉定位的系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种结合人工标记和二维条码进行电脑视觉定位的系统，其包括图像采集模组、人工标记识别模组、二维条码识别模组、资料存储模组以及控制模组。所述图像采集模组采集图像并传输给人工标记识别模组和二维条码识别模组。所述人工标记识别模组识别人工标记，并将该人工标记的ID传输给所述资料存储模组。所述二维条码识别模组识别二维条码，并将该二维条码的URL传输给资料存储模组。所述资料存储模组存储有可以连接到二维条码所对应的URL，根据URL获得具体的处置资讯。所述控制模组根据资料存储模组存储的资讯控制自主移动设备移动以及进行相应的处置。另外，本发明还提供一种结合人工标记和二维条码进行电脑视觉定位的方法。

Description

结合人工标记和二维条码进行电脑视觉定位的系统和方法

技术领域

本发明涉及一种结合人工标记和二维条码进行电脑视觉定位的系统和方法。

背景技术

在视觉化人工标记定位系统中，使用校准过的镜头拍摄固定大小、格式的人工标记，可以判别自主移动设备所在的位置以及该自主移动设备与该人工标记的相对位置与角度。目前一般仅使用一个人工标记判别该自主移动设备所在的位置以及该自主移动设备与该人工标记的相对位置与角度，但是自主移动设备在该位置需要知道的资讯以及相关处置资讯，无法单纯通过该人工标记获取。

为了实现通过该人工标记既获取位置资讯又获取相关处置资讯，就需要把位置资讯和处置方法在程式中绑定，这样一来，程式撰写没有弹性，而且相关处置资讯一变，就必须要修改程式，因此，比较复杂和繁琐。

发明内容

有鉴于此，确有必要提供一种结合人工标记进行电脑视觉定位的系统和方法。

一种结合人工标记和二维条码进行电脑视觉定位的系统，其包括：图像采集模组、人工标记识别模组、二维条码识别模组、资料存储模组以及控制模组，所述图像采集模组用来采集图像，并将该图像传输给人工标记识别模组和二维条码识别模组；所述人工标记识别模组用于识别人工标记，并将该人工标记的ID读出来，将该ID传输给所述资料存储模组；所述二维条码识别模组用于识别二维条码，并将该二维条码的URL读出来，将该URL传输给资料存储模组；所述资料存储模组存储有标有人工标记的地图和地图描述档，还存储有人工标记ID所对应的位置资讯以及可以连接到二维条码所对应的URL，根据URL获得具体的处置资讯；所述控制模组根据资料存储模组存储的资讯控制具有结合人工标记和二维条码进行电脑视觉定位系统的自主移动设备移动以及进行相应的处置。

一种结合人工标记和二维条码进行电脑视觉定位的方法，其包括以下步骤：

提供一个人工标记和二维条码，将该人工标记和二维条码设置在需要标记的区域，所述人工标记含有位置资讯，所述二维条码含有相关处置资讯；

提供一个具有如前所述的结合人工标记进行电脑视觉定位系统的自主移动设备，该自主移动设备中的图像采集模组采集所述人工标记和二维条码的图像，并将该图像传输给人工标记识别模组和二维条码识别模组；所述人工标记识别模组识别人工标记的图像并将人工标记的ID传输给资料存储模组；所述二维条码识别模组识别所述二维条码的图像并将二维条码的URL传输给资料存储模组；所述资料存储模组根据人工标记的ID判断自主移动设备的位置，以及连接到二维条码的URL，根据URL获得具体的处置资讯；所述控制模组根据资料存储模组存储的资讯控制自主移动设备移动以及进行相应的处置。

与现有技术相比较，本发明所提供的结合人工标记和二维条码进行电脑视觉定位的系统和方法，不仅通过人工标记可以判断自主移动设备所在的位置，而且自主移动设备在该位置需要知道的资讯以及相关处置资讯，也可以通过该二维条码获取。当需要知道的资讯以及相关处置资讯有变时，只修改二维条码对应的URL中的资讯即可，也可以仅需要更换二维条码即可让自主移动设备做相应的处置，不需要重新修改自主移动设备的程式。因此，程式撰写更有弹性，不必把位置资讯和处置方法在程式中绑定，所以，处理过程更加简单。

附图说明

图1是本发明实施例提供的结合人工标记和二维条码进行电脑视觉定位的系统的方框图。

图2是本发明实施例提供的结合人工标记和二维条码进行电脑视觉定位的方法的流程图。

主要元件符号说明

无

如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。

具体实施方式

下面将结合附图及具体实施例，对本发明提供的结合人工标记和二维条码进行电脑视觉定位的系统和方法作进一步的详细说明。

请参阅图1，本发明实施例提供一种结合人工标记进行电脑视觉定位的系统。该结合人工标记进行电脑视觉定位的系统包括图像采集模组、人工标记识别模组、二维条码识别模组、资料存储模组和控制模组。

所述图像采集模组用来采集图像，并将该图像传输给人工标记识别模组和二维条码识别模组。所述图像采集模组包括一镜头，该镜头为CCD镜头或CMOS镜头。

所述人工标记识别模组判断所述图像中哪些类似于人工标记，并将该类似的人工标记标记出来，并辨识到底是不是人工标记，如果是人工标记将该人工标记的ID读出来，并将该人工标记的ID传输给资料存储模组。而且，所述人工标记识别模组根据采集到的人工标记可以计算具有结合人工标记进行电脑视觉定位系统的自主移动设备与人工标记之间的距离与角度，然后控制模组可以微调自主移动设备移动到人工标记处。

所述二维条码识别模组判断所述图像中哪些类似于二维条码，并将该类似的二维条码标记出来，并辨识到底是不是二维条码，如果是二维条码将该二维条码的URL读出来，并将该二维条码的URL传输给资料存储模组。

所述资料存储模组存储有标有人工标记的地图和地图描述档，还存储有人工标记ID所对应的位置资讯以及可以连接到二维条码所对应的URL，根据URL获得具体的处置资讯。

所述控制模组根据资料存储模组存储的资讯控制自主移动设备移动以及进行相应的处置。

另外，本发明实施例提供一种结合人工标记和二维条码进行电脑视觉定位的方法。该结合人工标记和二维条码进行电脑视觉定位的方法包括以下步骤：

提供一个人工标记和二维条码，将该人工标记和二维条码设置在需要标记的区域，所述人工标记含有位置资讯，所述二维条码含有相关处置资讯；

提供一个具有如前所述的结合人工标记进行电脑视觉定位系统的自主移动设备，该自主移动设备中的图像采集模组采集所述人工标记和二维条码的图像，并将该图像传输给人工标记识别模组和二维条码识别模组；所述人工标记识别模组识别人工标记的图像并将人工标记的ID传输给资料存储模组；所述二维条码识别模组识别所述二维条码的图像并将二维条码的URL传输给资料存储模组；所述资料存储模组根据人工标记的ID判断自主移动设备的位置，以及连接到二维条码的URL，根据URL获得具体的处置资讯；所述控制模组根据资料存储模组存储的资讯控制自主移动设备移动以及进行相应的处置。

所述人工标记是Tag36h11标记系列、Tag36h10标记系列、Tag25h9标记系列或Tag16h5标记系列等中的任意一个人工标记。

所述二维条码常用的码制有：Data Matrix,MaxiCode，Aztec，QR Code，Vericode，PDF417，Ultracode，Code 49，Code 16K等。所述二维条码可以为堆叠式/行排式二维条码和矩阵式二维条码。

下面举例说明自主移动设备结合人工标记和二维条码进行电脑视觉定位的方法。该自主移动设备可以是机器人、无人搬运车或者无人驾驶车等。

例子1：在一个很大的工厂，搬运机器人欲行走到目的地并将目的地的物品搬运走。

所述搬运机器人具有一个结合人工标记和二维条码进行电脑视觉定位的系统，该结合人工标记和二维条码进行电脑视觉定位的系统包括图像采集模组、人工标记识别模组、二维条码识别模组、资料存储模组和控制模组，各个模组的结构和功能如前所述，在此不再累述。

本实施例中，欲使搬运机器人将货架上的一个机台搬运走，在机台上方设置有人工标记A和二维条码a。该人工标记A含有位置资讯，二维条码a含有相关处置资讯。在资料存储模组中，事先通过人工编写程式赋予人工标记和二维条码以不同的意义，人工标记A代表货架上机台放置处，二维条码a代表非易碎品，使用普通机械手进行夹取。

首先，控制模组控制搬运机器人按照地图描述档中规划的行走路径行走到人工标记A附近，即行走到货架上机台放置处附近。

之后所述搬运机器人的图像采集模组一般采用经过校准的相机镜头进行采集，并将采集到的图像传输给人工标记识别模组和二维条码识别模组。经过校准的相机镜头采集的图像不会有变形和图像失真的情况。

所述人工标记识别模组判断所述图像中哪些类似于人工标记，并将该类似的人工标记标记出来，并辨识到底是不是人工标记，如果是人工标记将该人工标记的ID读出来，并将该人工标记的ID传输给资料存储模组。而且，所述人工标记识别模组根据采集到的人工标记可以计算搬运机器人与人工标记之间的距离与角度，反推搬运机器人在地图中的位置。如果搬运机器人还未到达人工标记处即货架待搬运物品处，那么控制模组可以微调搬运机器人移动到人工标记处即货架待搬运物品处；如果搬运机器人已经到达人工标记处即货架待搬运物品处，那么控制模组不再控制搬运机器人动作。在本实施例中，所述人工标记识别模组根据采集到的人工标记A计算搬运机器人与人工标记A之间的距离与角度，反推搬运机器人刚好处于人工标记A处即货架上机台放置处。

所述二维条码识别模组判断所述图像中哪些类似于二维条码，并将该类似的二维条码标记出来，并辨识到底是不是二维条码，如果是二维条码将该二维条码的URL读出来，并将该二维条码的URL传输给资料存储模组。本实施例中，二维条码识别模组识别出二维条码a，并将该二维条码a的URL传输给资料存储模组。

所述资料存储模组存储有标有人工标记的地图和地图描述档，还存储有人工标记ID所对应的位置资讯，该资料存储模组根据人工标记的ID可以判断自主移动设备的位置，该资料存储模组还可以连接到二维条码的URL，根据URL获得具体的处置资讯。本实施例中，所述人工标记A的ID所对应的位置资讯是货架上机台放置处，所述二维条码a的URL中记载有待搬运的物品机台是非易碎品，使用普通机械手进行夹取的资讯。

所述控制模组可以控制自主移动设备按照处置资讯进行动作。本实施例中，所述控制模组根据二维条码a的URL中记载的待搬运的物品机台是非易碎品，使用普通机械手进行夹取的资讯进行相应的处置，即，该控制模组控制自主移动设备伸出普通机械手来夹取机台。

当然，如果货架上的待搬运物品是易碎品，那么可以在所述货架上待搬运物品上方设置有其他的二维条码。该二维条码具有对应的URL，该URL中记载有待搬运的物品是易碎品，使用吸盘吸取该易碎品的资讯。

因此，未来更换货架上的物品时，可以只修改二维条码对应的URL中的资讯即可，也可以仅需要更换二维条码即可让机器人做相应的处置，不需要重新修改搬运机器人的程式。因此，程式撰写更有弹性，不必把位置资讯和处置方法在程式中绑定，所以，处理过程更加简单。

当然，人工标记和二维条码代表的意义不限于此，不同的人工标记和二维条码可以代表不同的意义，完全可以依靠程式编辑来实现。

例子2：若机器人的行走路径中有不同的地面，欲使机器人顺畅地通过各种不同的地形。

机器人行走的路径中有不同的地面，例如水泥地、地毯、上坡或者下坡等，而机器人在不同的地面行走时摩擦系数会有不同，自然应该依据地形来相应的调整马达输出，这时可以通过结合人工标记和二维条码的方法，告诉机器人动态的调整马达输出系数，以顺畅地通过各种不同的地形。

所述机器人具有一个结合人工标记和二维条码进行电脑视觉定位的系统，该结合人工标记和二维条码进行电脑视觉定位的系统包括图像采集模组、人工标记识别模组、二维条码识别模组、资料存储模组和控制模组，各个模组的结构和功能如前所述，在此不再累述。

在特殊路面的起点设置人工标记和二维条码，人工标记含有位置资讯，二维条码含有相关处置资讯。该人工标记用来表示特殊路段的起点，二维条码表示该特殊路段的类型以及相关的处置资讯。例如，该特殊路段是水泥地，机器人该以哪种马达输出来行走该水泥地，该特殊路段是地毯，机器人该以哪种马达输出来行走该地毯，该特殊路段是上坡，机器人该以哪种马达输出来行走该上坡，该特殊路段是下坡，机器人该以哪种马达输出来行走该下坡，以及特殊路段的其他类型以及相关处置资讯。在本实施例中，在上坡路的起点设置人工标记B和二维条码b，人工标记B代表特殊路段的起点，二维条码b代表该特殊路段是上坡路，机器人具体以哪种马达输出来行走该上坡路。

首先，控制模组控制机器人按照地图描述档中规划的行走路径行走到人工标记B附近，即行走到特殊路段的起点。

之后所述机器人的图像采集模组一般采用经过校准的相机镜头进行采集，并将采集到的图像传输给人工标记识别模组和二维条码识别模组。经过校准的相机镜头采集的图像不会有变形和图像失真的情况。

如前所述，人工标记识别模组识别出人工标记B，并将人工标记B的ID读出来，并将该人工标记B的ID传输给资料存储模组。而且，所述人工标记识别模组根据采集到的人工标记B可以计算机器人与人工标记B之间的距离与角度，反推机器人在地图中的位置，经过计算机器人还未到达人工标记B即特殊路段的起点，那么控制模组可以微调机器人移动到人工标记B处即特殊路段的起点。

如前所述，所述二维条码识别模组识别出二维条码b，并将该二维条码b的URL读出来，并将该二维条码的URL传输给资料存储模组。

所述资料存储模组根据人工标记B的ID可以判断机器人的位置，该资料存储模组还可以连接到二维条码b的URL，根据URL获得具体的处置资讯。所述人工标记B的ID所对应的位置资讯是特殊路段的起点，所述二维条码b的URL中记载有该特殊路段是上坡路，机器人具体以哪种马达输出来行走该上坡路。

所述控制模组根据二维条码b的URL中记载的具体以哪种马达输出来行走该上坡路的资讯进行相应的处置，即，该控制模组控制机器人以特定的马达输出来行走该上坡路,以使机器人能顺畅地通过该上坡路段。

当然，如果该特殊路面是其他的路面，那么可以在所述特殊路面的起点设置有其他的二维条码。该二维条码具有对应的URL，该URL中记载有该特殊路段是什么路面，机器人具体以哪种马达输出来行走该路面。

因此，当机器人到另外一个新环境执行任务时，可以只修改二维条码对应的URL中的资讯即可。也可以仅需要更换二维条码即可让机器人做相应的处置，不需要重新修改机器人的程式。因此，程式撰写更有弹性，不必把位置资讯和处置方法在程式中绑定，所以，处理过程更加简单。

当然，人工标记和二维条码代表的意义不限于此，不同的人工标记和二维条码可以代表不同的意义，完全可以依靠程式编辑来实现。

视觉化人工标记定位系统中，不仅通过人工标记可以判断自主移动设备所在的位置，而且自主移动设备在该位置需要知道的资讯以及相关处置资讯，也可以通过该二维条码获取。当需要知道的资讯以及相关处置资讯有变时，只修改二维条码对应的URL中的资讯即可，也可以仅需要更换二维条码即可让自主移动设备做相应的处置，不需要重新修改自主移动设备的程式。因此，程式撰写更有弹性，不必把位置资讯和处置方法在程式中绑定，所以，处理过程更加简单。

另外，本领域技术人员还可以在本发明精神内做其它变化，这些依据本发明精神所做的变化，都应包含在本发明所要求保护的范围内。

Claims (10)

1.一种结合人工标记和二维条码进行电脑视觉定位的系统，其包括：图像采集模组、人工标记识别模组、二维条码识别模组、资料存储模组以及控制模组，所述图像采集模组用来采集图像，并将该图像传输给人工标记识别模组和二维条码识别模组；所述人工标记识别模组用于识别人工标记，并将该人工标记的ID读出来，将该ID传输给所述资料存储模组；所述二维条码识别模组用于识别二维条码，并将该二维条码的URL读出来，将该URL传输给资料存储模组；所述资料存储模组存储有标有人工标记的地图和地图描述档，还存储有人工标记ID所对应的位置资讯以及可以连接到二维条码所对应的URL，根据URL获得具体的处置资讯；所述控制模组根据资料存储模组存储的资讯控制具有结合人工标记和二维条码进行电脑视觉定位系统的自主移动设备移动以及进行相应的处置。

2.如权利要求1所述的结合人工标记和二维条码进行电脑视觉定位的系统，其特征在于，所述图像采集模组包括一镜头，该镜头为CCD镜头或CMOS镜头。

3.如权利要求2所述的结合人工标记和二维条码进行电脑视觉定位的系统，其特征在于，所述图像采集模组中的镜头为经过校准过的镜头。

4.一种结合人工标记和二维条码进行电脑视觉定位的方法，其包括以下步骤：

提供一个人工标记和二维条码，将该人工标记和二维条码设置在需要标记的区域，所述人工标记含有位置资讯，所述二维条码含有相关处置资讯；

提供一个具有如权利要求1至3任意一项所述的结合人工标记进行电脑视觉定位系统的自主移动设备，该自主移动设备中的图像采集模组采集所述人工标记和二维条码的图像，并将该图像传输给人工标记识别模组和二维条码识别模组；所述人工标记识别模组识别人工标记的图像并将人工标记的ID传输给资料存储模组；所述二维条码识别模组识别所述二维条码的图像并将二维条码的URL传输给资料存储模组；所述资料存储模组根据人工标记的ID判断自主移动设备的位置，以及连接到二维条码的URL，根据URL获得具体的处置资讯；所述控制模组根据资料存储模组存储的资讯控制自主移动设备移动以及进行相应的处置。

5.如权利要求4所述的结合人工标记和二维条码进行电脑视觉定位的方法，其特征在于，所述人工标记识别模组判断所述图像中哪些类似于人工标记，并将该类似的人工标记标记出来，并辨识到底是不是人工标记。

6.如权利要求4所述的结合人工标记和二维条码进行电脑视觉定位的方法，其特征在于，所述二维条码识别模组判断所述图像中哪些类似于二维条码，并将该类似的二维条码标记出来，并辨识到底是不是二维条码。

7.如权利要求4所述的结合人工标记和二维条码进行电脑视觉定位的方法，其特征在于，所述人工标记识别模组根据采集到的人工标记可以计算自主移动设备与人工标记之间的距离与角度，反推自主移动设备在地图中的位置。

8.如权利要求7所述的结合人工标记和二维条码进行电脑视觉定位的方法，其特征在于，如果自主移动设备还未到达人工标记处，那么所述控制模组微调自主移动设备移动到所述人工标记处。

9.如权利要求4所述的结合人工标记和二维条码进行电脑视觉定位的方法，其特征在于，所述人工标记是Tag36h11标记系列、Tag36h10标记系列、Tag25h9标记系列或Tag16h5标记系列中的任意一个人工标记。

10.如权利要求4所述的结合人工标记和二维条码进行电脑视觉定位的方法，其特征在于，所述二维条码可以为堆叠式二维条码或矩阵式二维条码。