发明内容
本发明的主要目的为提供一种可以快速自动标定视觉扫地机器人里程计方法。
本发明提出一种测量视觉扫地机器人里程计补偿系数的方法,该测量环境里有一个固定尺寸的图片,所述方法包括步骤:
控制视觉扫地机器人在指定的环境内移动一段距离,其中,所述视觉扫地机器人在移动过程中,其视野内始终含有固定设置的具有固定尺寸的图片;
根据所述固定尺寸的图片,计算出视觉扫地机器人实际移动的位移L2;
获取里程计记录的位移L1;
用视觉扫地机器人实际移动的位移L2除以里程计记录的位移L1,计算得出补偿系数。
进一步地,所述根据视觉扫地机器人的视觉系统计算出视觉扫地机器人实际移动的位移L2的步骤包括:
根据视觉扫地机器人采集的图片,将图片中的特征点进行空间三维重构,得到所述特征点的三维空间坐标,进而得到该图像的三维信息;
根据所述图像的三维信息,计算出所述视觉扫地机器人实际移动的位移L2。
进一步地,所述在根据所述图像的三维信息,计算出所述视觉扫地机器人实际移动的位移L2的步骤包括:
获取视觉扫地机器人在所述三维空间内初始运动位置与所述固定尺寸的图像距离的标度数T1和三维空间内结束运动位置与所述固定尺寸的图像距离的标度数T2;
根据预设的规则计算出每个标度对应的尺度信息s;
先计算出三维空间内初始运动位置与所述固定尺寸的图像距离的标度数T1与三维空间内初始运动位置与所述固定尺寸的图像距离的标度数的标度数T2的差,再用该差乘以尺度信息s,计算得出视觉扫地机器人实际移动的位移L2。
进一步地,所述根据预设的规则计算出每个标度对应的尺度信息s的步骤包括:
获得图片的尺寸在该三维空间中的标度数T3;
用图片预设的固定尺寸的值除以图片的尺寸在该三维空间中的标度数T3,计算出尺度信息s。
进一步地,所述控制视觉扫地机器人在指定的环境内移动的步骤包括:
控制视觉扫地机器人的摄像头正对所述图片,沿着垂直图片的方向移动。
进一步地,所述计算得出补偿系数后包括步骤:
重复多次计算出多个补偿系数,计算多个补偿系数的平均值。
进一步地,所述图片为二维码。
本发明还提出一种测量视觉扫地机器人里程计补偿系数的系统,该测量环境里有一个固定尺寸的图片,所述系统包括:
移动装置,用于控制视觉扫地机器人在指定的环境内移动一段距离,其中,所述视觉扫地机器人在移动过程中,其视野内始终含有固定设置的具有固定尺寸的图片;
实际位移装置,用于根据所述固定尺寸的图片,计算出视觉扫地机器人实际移动的位移L2;
里程计位移装置,用于获取里程计记录的位移L1;
补偿系数装置,用于用视觉扫地机器人实际移动的位移L2除以里程计记录的位移L1计算得出补偿系数。
进一步地,所述实际位移装置包括:
构建模块,用于根据视觉扫地机器人采集的图片,将图片中的特征点进行空间三维重构,得到所述特征点的三维空间,进而得到该图像的三维信息;
计算模块,用于根据所述图像的三维信息,计算出所述视觉扫地机器人实际移动的位移L2。
进一步地,所述计算模块包括:
移动标度子模块,用于获取视觉扫地机器人在所述三维空间内初始运动位置与所述固定尺寸的图像距离的标度数T1和结束运动位置与所述固定尺寸的图像距离的标度数T2;
尺度信息子模块,用于根据预设的规则计算出每个标度对应的尺度信息s;
计算子模块,用于先计算出三维空间内初始运动位置与所述固定尺寸的图像距离的标度数T1与T2的差,再用差乘以尺度信息s,计算得出视觉扫地机器人实际移动的位移L2。
进一步地,所述尺度信息子模块包括:
获得尺寸单元,用于获得图片的尺寸在该三维空间中的标度数T3;
计算单元,用于用图片预设的固定尺寸的值除以图片的尺寸在该三维空间中的标度数T3,计算出尺度信息s。
进一步地,所述移动装置包括:
垂直模块,用于控制视觉扫地机器人的摄像头正对所述图片,沿着垂直图片的方向移动。
进一步地,所述测量视觉扫地机器人里程计补偿系数的系统还包括:
多次计算装置,用于重复多次计算出多个补偿系数,计算多个补偿系数的平均值。
进一步地,所述图片为二维码。
与现有技术相比,本发明的有益效果是:利用视觉扫地机器人自身的传感器就可以自动完成补偿系数的计算,提高视觉扫地机器人的标定效率,减少人工标定的时间,提高标定精度。
具体实施方式
应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
参照图1,提出本发明一实施例的测量视觉扫地机器人里程计补偿系数的方法,该测量环境里有一个固定尺寸的图片,所述方法包括步骤:
S1、控制视觉扫地机器人在指定的环境内移动一段距离,其中,所述视觉扫地机器人在移动过程中,其视野内始终含有固定设置的具有固定尺寸的图片;
S2、根据所述固定尺寸的图片,计算出视觉扫地机器人实际移动的位移L2;
S3、获取里程计记录的位移L1;
S4、用视觉扫地机器人实际移动的位移L2除以里程计记录的位移L1,计算得出补偿系数。
本实施例中,视觉扫地机器人在该环境内移动,地板是平滑的平面,视觉扫地机器人可以正常移动,视觉扫地机器带有视觉系统,视觉系统就是用机器代替人眼来做测量和判断。视觉系统是指通过机器视觉产品(即图像摄取装置,分CMOS和CCD两种)将被摄取目标转换成图像信号,传送给专用的图像处理系统,根据像素分布和亮度、颜色等信息,转变成数字化信号;视觉系统对这些信号进行各种运算来抽取目标的特征,进而根据判别的结果来控制现场的设备动作。可以用于测量距离,视觉扫地机器人安装有视觉系统可以测量前方障碍物的距离、获取清扫环境的地图信息等。在该实施例中,视觉扫地机器人在移动时,保持固定尺寸的图片始终位于其视野范围内,视觉扫地机器人拍摄其视野范围内的图片,以该固定尺寸的图片做为参照,测量出视觉扫地机器人的实际移动位移L2,然后读取在这段距离视觉扫地机器人的里程计计算出的位移L1,用L2除以L1,就可以计算出补偿系数。
参照图2,进一步地,所述根据所述固定尺寸的图片,计算出视觉扫地机器人实际移动的位移L2S2的步骤包括:
S21、根据视觉扫地机器人采集的图片,将图片中的特征点进行空间三维重构,得到所述特征点的三维空间坐标,进而得到该图像的三维信息;
S22、根据所述图像的三维信息,计算出所述视觉扫地机器人实际移动的位移L2。
本实施例中,视觉扫地机器人在清扫时,视觉系统拍照,并根据拍摄的照片重建空间三维结构,得到三维空间,然后将视觉扫地机器人移动前的位置和移动后的位置标注在该三维空间中,在该三维空间中计算出视觉扫地机器人的实际移动距离L2。建立三维空间,更加精准的获取视觉扫地机器人的位置,计算出来的实际移动距离L2更加准确。
参照图3,进一步地,所述根据所述图像的三维信息,计算出所述视觉扫地机器人实际移动的位移L2S22的步骤包括:
S221、获取视觉扫地机器人在所述三维空间内初始运动位置与所述固定尺寸的图像距离的标度数T1和三维空间内结束运动位置与所述固定尺寸的图像距离的标度数T2;
S222、根据预设的规则计算出每个标度对应的尺度信息s;
S223、先计算出三维空间内初始运动位置与所述固定尺寸的图像距离的标度数T1与三维空间内初始运动位置与所述固定尺寸的图像距离的标度数的标度数T2的差,再用该差乘以尺度信息s,计算得出视觉扫地机器人实际移动的位移L2。
本实施例中,在三维空间中,每个维度每隔一段距离有一个标度,该标度对应的距离就是指尺度信息s。在该三维空间中,在起始位置计算出视觉扫地机器人与所述固定尺寸的距离标度数T1,在结束位置计算出视觉扫地机器人与所述固定尺寸的距离标度数T2,然后再根据每个标度数量的尺度信息s,就可以计算出L2。具体的,先计算出L1和L2的差,再将得到差乘以s,得到L2。其中s的大小可以根据预设的规则以及用户预设的一些参数计算出来。其中,标度数是一个二维向量,在一具体实施例中,以固定尺寸的图像为原点建立一个二维坐标系,扫地机器人初始位置的坐标是,则对应的T1就是(x1,y1),结束位置的坐标是(x2,y2),对应的T2就是(x2,y2),则计算T1和T2的差根据公式可以计算得到。
参照图4,进一步地,所述根据预设的规则计算出每个标度对应的尺度信息s S222的步骤包括:
S2221、获得图片的尺寸在该三维空间中的标度数T3;
S2222、用图片预设的固定尺寸的值除以图片的尺寸在该三维空间中的标度数T3计算出尺度信息s。
本实施例中,在三维空间中,固定尺寸的图片是一个占有一定长度以及宽度的图片,该长度和宽度是已知的,计算出该长度以及宽度在该三维空间中占用的标度数T3,则每个标度对应的实际长度值可以明显的得到。根据预设的第三计算公式,用固定的长度除以图片的固定长度的标度数量T3,即可以计算出s。或者,T3表示图片的宽度的标度数量,则用固定宽度除以T3,得到尺度信息s。
参照图5,进一步地,所述控制视觉扫地机器人在指定的环境内移动的步骤包括:
S11、控制视觉扫地机器人的摄像头正对所述图片,沿着垂直图片的方向移动。
本实施例中,将视觉扫地机器人的摄像头正对图片,使摄像头的镜面平行于图片,而且摄像头的中轴线正对着图片的中间,摄像头采集的图片一直是正对着的,使采集的图片的尺寸误差更小,从而对应的得出的补偿系数精度更高。
进一步地,所述计算得出补偿系数后包括步骤:
S5、重复多次计算出多个补偿系数,计算多个补偿系数的平均值。
本实施例中,计算得出补偿系数后,该补偿系数不可避免会存在误差。而且该误差是随机误差,为进一步减小误差,最好的方法就是多次实验计算,多次重复上述S1-S4的步骤得出多个补偿系数,计算多个补偿系数的平均值,以该平均值作为最终的补偿系数,提高视觉扫地机器人的检测距离的精度。
进一步地,所述图片为二维码。
本实施例中,二维码是指是用某种特定的几何图形按一定规律在平面(二维方向上)分布的黑白相间的图形记录数据符号信息的图片,辨识度高,摄像头采集到该图片后,容易辨别。
综上所述,本发明的测量视觉扫地机器人里程计补偿系数的方法,利用视觉扫地机器人自身的传感器就可以自动完成补偿系数的计算,提高视觉扫地机器人的标定效率,减少人工标定的时间,提高标定精度。
参照图6,本发明还提出一测量视觉扫地机器人里程计补偿系数的系统,该测量环境里有一个固定尺寸的图片,所述系统包括:
移动装置1,用于控制视觉扫地机器人在指定的环境内移动一段距离,其中,所述视觉扫地机器人在移动过程中,其视野内始终含有固定设置的具有固定尺寸的图片;
实际位移装置2,用于根据所述固定尺寸的图片,计算出视觉扫地机器人实际移动的位移L2;
里程计位移装置3,用于获取里程计记录的位移L1;
补偿系数装置4,用于用用视觉扫地机器人实际移动的位移L2除以里程计记录的位移L1,计算得出补偿系数。
本实施例中,视觉扫地机器人在该环境内移动,地板是平滑的平面,视觉扫地机器人可以正常移动,视觉扫地机器带有视觉系统,视觉系统就是用机器代替人眼来做测量和判断。视觉系统是指通过机器视觉产品(即图像摄取装置,分CMOS和CCD两种)将被摄取目标转换成图像信号,传送给专用的图像处理系统,根据像素分布和亮度、颜色等信息,转变成数字化信号;视觉系统对这些信号进行各种运算来抽取目标的特征,进而根据判别的结果来控制现场的设备动作。可以用于测量距离,视觉扫地机器人安装有视觉系统可以测量前方障碍物的距离、获取清扫环境的地图信息等。在该实施例中,视觉扫地机器人在移动时,移动装置1保持固定尺寸的图片始终位于其视野范围内,视觉扫地机器人拍摄其视野范围内的图片,以该固定尺寸的图片作为参照,实际位移装置2测量出视觉扫地机器人的实际移动位移L2,然后里程计位移装置3读取在这段距离视觉扫地机器人的里程计计算出的位移L1,补偿系数装置4用L2除以L1,就可以计算出补偿系数。
参照图7,进一步地,所述实际位移装置2包括:
构建模块21,用于根据视觉扫地机器人采集的图片,将图片中的特征点进行空间三维重构,得到所述特征点的三维空间,进而得到该图像的三维信息;
计算模块22,用于根据所述图像的三维信息,计算出所述视觉扫地机器人实际移动的位移L2。
本实施例中,视觉扫地机器人在清扫时,视觉系统拍照,构建模块21根据拍摄的照片重建空间三维结构,得到三维空间,然后将视觉扫地机器人移动前的位置和移动后的位置标注在该三维空间中,计算模块22在该三维空间中计算出视觉扫地机器人的实际移动距离L2。建立三维空间,更加精准的获取视觉扫地机器人的位置,计算出来的实际移动距离L2更加准确。
参照图8,进一步地,所述计算模块22包括:
移动标度子模块221,用于获取视觉扫地机器人在所述三维空间内初始运动位置与所述固定尺寸的图像距离的标度数T1和结束运动位置与所述固定尺寸的图像距离的标度数量T2;
尺度信息子模块222,用于根据预设的规则计算出每个标度对应的尺度信息s;
计算子模块223,用于先计算出三维空间内初始运动位置与所述固定尺寸的图像距离的标度数T1与T2的差,再用差乘以尺度信息s,,计算得出视觉扫地机器人实际移动的位移L2。
本实施例中,在三维坐标体系中,每个维度每隔一段距离有一个标度,该标度对应的距离就是指尺度信息s。在该三维空间中,移动标度子模块221在起始位置计算出视觉扫地机器人与所述固定尺寸的距离标度数T1,在结束位置计算出视觉扫地机器人与所述固定尺寸的距离标度数T2,然后计算子模块223再根据每个标度数量的尺度信息s,就可以计算出L2。具体的,计算子模块223先计算出L1和L2的差,再将得到差乘以s,得到L2。其中s的大小由尺度信息子模块222根据预设的规则以及用户预设的一些参数计算出来。其中,标度数是一个二维向量,在一具体实施例中,以固定尺寸的图像为原点建立一个二维坐标系,扫地机器人初始位置的坐标是,则对应的T1就是(x1,y1),结束位置的坐标是(x2,y2),对应的T2就是(x2,y2),则计算T1和T2的差根据公式可以计算得到。
参照图9,进一步地,所述尺度信息子模块222包括:
获得尺寸单元2221,用于获得图片的尺寸在该三维空间中的标度数据T3;
计算单元2222,用于用图片预设的固定尺寸的值除以图片的尺寸在该三维空间中的标度数T3,计算出尺度信息s。
本实施例中,在三维空间中,固定尺寸的图片是一个占有一定长度以及宽度的图片,该长度和宽度是已知的,获得尺寸单元2221计算出该长度以及宽度在该三维空间中占用的标度数T3,则每个标度对应的实际长度值可以明显的得到。计算单元2222根据预设的第三计算公式,用固定的长度除以图片的固定长度的标度数量T3,即可以计算出s。或者,T3表示图片的宽度的标度数量,则用固定宽度除以T3。
参照图10,进一步地,所述移动装置1包括:
垂直模块11,用于控制视觉扫地机器人的摄像头正对所述图片,沿着垂直图片的方向移动。
本实施例中,垂直模块11将视觉扫地机器人的摄像头正对图片,使摄像头的镜面平行于图片,而且摄像头的中轴线正对着图片的中间,摄像头采集的图片一直是正对着的,使采集的图片的尺寸误差更小,从而对应的得出的补偿系数精度更高。
参照图11,进一步地,所述测量视觉扫地机器人里程计补偿系数的系统还包括:
多次计算装置5,用于重复多次计算出多个补偿系数,计算多个补偿系数的平均值。
本实施例中,计算得出补偿系数后,该补偿系数不可避免会存在误差。而且该误差是随机误差,为进一步减小误差,最好的方法就是多次实验计算,多次计算装置5多次重复上述各装置的运行得出多个补偿系数,计算多个补偿系数的平均值,以该平均值作为最终的补偿系数,提高视觉扫地机器人的检测距离的精度。
进一步地,所述图片为二维码。
本实施例中,二维码是指是用某种特定的几何图形按一定规律在平面(二维方向上)分布的黑白相间的图形记录数据符号信息的图片,辨识度高,摄像头采集到该图片后,容易辨别。
综上所述,本发明的测量视觉扫地机器人里程计补偿系数的系统,利用视觉扫地机器人自身的传感器就可以自动完成补偿系数的计算,提高视觉扫地机器人的标定效率,减少人工标定的时间,提高标定精度。
以上所述仅为本发明的优选实施例,并非因此限制本发明的专利范围,凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换,或直接或间接运用在其他相关的技术领域,均同理包括在本发明的专利保护范围内。