CN110824494A - 基于二维激光雷达强度数值识别反光标识的方法及装置 - Google Patents

基于二维激光雷达强度数值识别反光标识的方法及装置 Download PDF

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CN110824494A
CN110824494A CN201911114798.1A CN201911114798A CN110824494A CN 110824494 A CN110824494 A CN 110824494A CN 201911114798 A CN201911114798 A CN 201911114798A CN 110824494 A CN110824494 A CN 110824494A
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周广兵
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郑辉
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Abstract

本发明公开了一种基于二维激光雷达强度数值识别反光标识的方法及装置，所述方法包括：基于激光雷达获取扫描到的反光标识的激光点数量；基于所述激光点数量进行反光标识的长度数值计算，获取反光标识的计算长度；判断所述反光标识的计算长度与预留的实际长度之差是否小于预设阈值；若是，则基于所述反光标识至所述激光雷达的距离及角度计算所述反光标识相对于所述激光雷达的坐标和方位。在本发明实施例中，在不增加外部传感器的情况下仅使用了激光雷达和反光标识，即可实现了移动机器人识别特定标识的功能，能够应用于激光雷达照射范围内各种需要标识的目标点上。

Description

基于二维激光雷达强度数值识别反光标识的方法及装置
技术领域
本发明涉及机器人智能定位技术领域，尤其涉及一种基于二维激光雷达强度数值识别反光标识的方法及装置。
背景技术
在机器人运动过程中经常需要定位或识别某些标识，例如机器人需要识别充电座的标识，当机器人电量低的时候，可以回到充电座的位置进行充电，又如搬运机器人需要识别产线的入口或出口的标识，以便对齐产线进行装货卸货，这些功能都需要对标识进行识别和对准；目前大部分用于标识或对准的技术都需要增加额外的传感器以及对使用环境进行更改，例如利用磁感应方式，需要在地面贴上磁条易损坏，利用红外对射的方式需要在对准端安装红外发射和接收传感器，利用视觉识别的方式，需要增加视觉传感器,抗干扰能力差，利用无线感应标签的方式，需要在对端贴上感应标签但识别精度底；在目前以激光雷达作为主要传感器的移动机器人中，增加传感器意味着增加资金和技术的成本投入以及施工的难度。
现有技术中使用了激光雷达的距离测量数值，去标记物体的轮廓，由于激光雷达返回的数据有一定的漂移，通过轮廓特征去识别充电座或其他标识，这种方式在不同角度和距离，会导致轮廓特征也会有所不同，同时环境地图不同物体的轮廓也有相似之处极容易造成误识别，另外识别率不高。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，本发明提供了一种基于二维激光雷达强度数值识别反光标识的方法及装置，在不增加外部传感器的情况下仅使用了激光雷达和反光标识，即可实现了移动机器人识别特定标识的功能，能够应用于激光雷达照射范围内各种需要标识的目标点上。
为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种基于二维激光雷达强度数值识别反光标识的方法，所述方法包括：
基于激光雷达获取扫描到的反光标识的激光点数量；
基于所述激光点数量进行反光标识的长度数值计算，获取反光标识的计算长度；
判断所述反光标识的计算长度与预留的实际长度之差是否小于预设阈值；
若是，则基于所述反光标识至所述激光雷达的距离及角度计算所述反光标识相对于所述激光雷达的坐标和方位。
可选的，所述方法还包括：
基于机器人操作界面输入所述反光标识的亮面和暗面的长度至所述机器人自带计算机的内存存储器中；
在所述机器人自动计算机内根据所述反光标识的亮面和暗面的长度计算获得所述反光标识的预留的实际长度。
可选的，所述反光标识由多个不同或相同长度的亮面和暗面交叉排序组合而成，所述亮面和所述暗面为两种不同反射率的材料。
可选的，所述基于激光雷达获取扫描到的反光标识的激光点数量，包括：
所述激光雷达照射在所述反光标识的亮面和暗面两种不同反射率的材料上时，基于所述激光雷达监测所述反光标识的亮面和暗面的反光强度数值来分别获取所述反光标识的亮面的激光点数量和所述反光标识的暗面的激光点数量；
基于所述反光标识的亮面的激光点数量和所述反光标识的暗面的激光点数量获得反光标识的激光点数量。
可选的，所述基于所述激光点数量进行反光标识的长度数值计算，获取反光标识的计算长度，包括：
基于所述反光标识的亮面和暗面形成不同的反光标识编码；
基于每个激光点间隔的角度数据和激光雷达返回的距离数值计算获得每个反光标识编码的弧度长；
对每个反光标识编码的弧度长进行累加处理，获取反光标识的计算长度。
可选的，所述基于每个激光点间隔的角度数据和激光雷达返回的距离数值计算获得每个反光标识编码的弧度长，包括：
获取每个激光点间隔的角度固定值，所述每个激光点间隔的角度固定值为基于激光雷达的型号获得的；
基于激光雷达至激光点返回的距离数值，获得激光雷达到反光标识的距离；
根据激光雷达到当前激光点的距离和下一个激光点的距离均值计算当前激光点与下一个激光点之间的距离；
对获得的前激光点与下一个激光点之间的距离进行累加，获得每个反光标识编码的弧度长。
可选的，所述基于所述反光标识至所述激光雷达的距离及角度计算所述反光标识相对于所述激光雷达的坐标，包括：
取所述反光标识的计算长度和中值作为反光标识的中点，获得激光雷达到反光标识中点的距离，以及雷达朝向到反光标识中点的夹角；
根据激光雷达到反光标识中点的距离和雷达朝向到反光标识中点的夹角计算获得所述反光标识相对于所述激光雷达的坐标，其中，计算公式如下：
Figure BDA0002273760090000031
其中，x表示反光标识相对于激光雷达的横坐标；y表示反光标识相对于激光雷达的横坐标；g表示激光雷达到反光标识中点的距离；γ表示雷达朝向到反光标识中点的夹角。
可选的，所述基于所述反光标识至所述激光雷达的距离及角度计算所述反光标识相对于所述激光雷达的方位，包括：
在获得所述反光标识相对于所述激光雷达的坐标之后，获取激光雷达到反光标识第一个激光点第一距离和激光雷达到反光标识最后一个激光点第二距离；
获取第一距离与第二距离之差作为第三距离，其中，所述第一距离等于第四距离与第三距离相加，第四距离等于第二距离；
获取第一个激光点和最后一个激光点在激光雷达处形成的第一夹角；
基于第一夹角、第二距离和第四距离利用三角函数余弦定理获得第五距离；
基于第五距离、第三距离以及反光标识的计算长度利用三角函数余弦定理获得第五距离与反光标识的计算长度形成的第二夹角；
基于第一夹角和第二夹角获得所述反光标识相对于所述激光雷达的方位。
可选的，所述基于第一夹角、第二距离和第四距离利用三角函数余弦定理获得第五距离的计算公式如下：
Figure BDA0002273760090000041
所述基于第五距离、第三距离以及反光标识的计算长度利用三角函数余弦定理获得第五距离与反光标识的计算长度形成的第二夹角的计算公式如下：
Figure BDA0002273760090000042
其中，a表示第五距离；b1表示第四距离；c表示第二距离；b1＝c；α表示第一夹角；b2表示第三距离；L表示反光标识的计算长度；β表示第五距离与反光标识的计算长度形成的第二夹角。
另外，本发明实施例还提供了一种基于二维激光雷达强度数值识别反光标识的装置，所述装置包括：
数据获取模块：用于基于激光雷达获取扫描到的反光标识的激光点数量；
计算模块：用于基于所述激光点数量进行反光标识的长度数值计算，获取反光标识的计算长度；
判断模块：用于判断所述反光标识的计算长度与预留的实际长度之差是否小于预设阈值；
坐标和方向获取模块：用于在判断所述反光标识的计算长度与预留的实际长度之差小于预设阈值时，则基于所述反光标识至所述激光雷达的距离及角度计算所述反光标识相对于所述激光雷达的坐标和方位。
在本发明实施例中，在不增加外部传感器的情况下仅使用了激光雷达和反光标识，即可实现了移动机器人识别特定标识的功能，能够应用于激光雷达照射范围内各种需要标识的目标点上，例如机器人充电座，产线的装货和卸货口，以及各种需要标识的来定义的目标点；具有原理简单，计算量小，实时高效的特点，能够根据不同的编码识别不同的目标，使用范围广。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见的，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1是在本发明实施例中的基于二维激光雷达强度数值识别反光标识的方法流程示意图；
图2是本发明实施例中的计算反光标识相对于激光雷达的坐标示意图；
图3是本发明实施例中的计算反光标识相对于激光雷达的方位示意图；
图4是本发明实施例中的基于二维激光雷达强度数值识别反光标识的装置结构组成示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例
请参阅图1，图1是在本发明实施例中的基于二维激光雷达强度数值识别反光标识的方法流程示意图。
如图1所示，一种基于二维激光雷达强度数值识别反光标识的方法，所述方法包括：
S11：基于激光雷达获取扫描到的反光标识的激光点数量；
在本发明具体实施过程中，所述反光标识由多个不同或相同长度的亮面和暗面交叉排序组合而成，所述亮面和所述暗面为两种不同反射率的材料。
进一步的，所述基于激光雷达获取扫描到的反光标识的激光点数量，包括：所述激光雷达照射在所述反光标识的亮面和暗面两种不同反射率的材料上时，基于所述激光雷达监测所述反光标识的亮面和暗面的反光强度数值来分别获取所述反光标识的亮面的激光点数量和所述反光标识的暗面的激光点数量；基于所述反光标识的亮面的激光点数量和所述反光标识的暗面的激光点数量获得反光标识的激光点数量。
具体的，反光标识由多个不同或相同长度的亮面和暗面前后安排组合而成,亮面和暗面由两种不同反射率的材料组成；当激光雷达的激光点照射到两种材料时，其检测的强度数值会有不同，以此区分出两种不同的激光点类型；通过统计照射在亮面和暗面两种不同激光点的数量来求出所在标识里的亮面和暗面的长度，然后和真实的标识的亮面和暗面的长度值进行对比，若测量出的每一个亮面和暗面的长度在误差范围内则认为查找成功。
该激光雷达照射在反光标识的亮面和暗面两种不同反射率的材料上时，通过激光雷达监测反光标识的亮面和暗面的反光强度数值来分别获取反光标识的亮面的激光点数量和反光标识的暗面的激光点数量；根据反光标识的亮面的激光点数量和反光标识的暗面的激光点数量获得反光标识的激光点数量。
S12：基于所述激光点数量进行反光标识的长度数值计算，获取反光标识的计算长度；
在本发明具体实施过程中，所述基于所述激光点数量进行反光标识的长度数值计算，获取反光标识的计算长度，包括：基于所述反光标识的亮面和暗面形成不同的反光标识编码；基于每个激光点间隔的角度数据和激光雷达返回的距离数值计算获得每个反光标识编码的弧度长；对每个反光标识编码的弧度长进行累加处理，获取反光标识的计算长度。
进一步的，所述基于每个激光点间隔的角度数据和激光雷达返回的距离数值计算获得每个反光标识编码的弧度长，包括：获取每个激光点间隔的角度固定值，所述每个激光点间隔的角度固定值为基于激光雷达的型号获得的；基于激光雷达至激光点返回的距离数值，获得激光雷达到反光标识的距离；根据激光雷达到当前激光点的距离和下一个激光点的距离均值计算当前激光点与下一个激光点之间的距离；对获得的前激光点与下一个激光点之间的距离进行累加，获得每个反光标识编码的弧度长。
具体的，对于反光标识中的亮面和暗面形成不同的反光标识编码，利用反光标识编码来进行表示光面和暗面，如L1、L2、L3等，光面和暗面交叉排序组成完整的反光标识。
获得每一个反光标识编码对于的光面或者暗面中的每个激光点间隔的角度数据和激光雷达返回的距离数值，然后根据每个激光点间隔的角度数据和激光雷达返回的距离数值进行计算，从而获得每个反光标识编码的弧度长；对每个反光标识编码的弧度长进行累加处理，获取反光标识的计算长度。
每个激光点间隔的角度固定值是已知的，通过激光雷达的型号获得的；通过激光雷达至激光点返回的距离数值来获得激光雷达至激光点返回的距离数值，获得激光雷达到反光标识的距离；根据激光雷达到当前激光点的距离和下一个激光点的距离均值计算当前激光点与下一个激光点之间的距离，具体的计算公式如下：
Figure BDA0002273760090000071
其中，gi表示激光雷达到当前激光点的距离；gi+1表示下一个激光点的距离；δ表示每个激光点间隔的角度固定值。
对获得的前激光点与下一个激光点之间的距离进行累加，获得每个反光标识编码的弧度长。
在本发明中，因为前激光点与下一个激光点之间的距离非常的小，因此利用弧度长来代替两个激光点之间的直线距离，其误差是非常小的；其不断累加，也可以将误差范围控制在相应的范围内，并且，在使用的反光标识长度在预设的范围内时，激光雷达在预定的距离内识别反光标识时，其累加弧度与反光标识长度之间的误差将在一个可控的范围内；方便后续的计算及识别过程。
S13：判断所述反光标识的计算长度与预留的实际长度之差是否小于预设阈值；
在本发明实施例中，基于机器人操作界面输入所述反光标识的亮面和暗面的长度至所述机器人自带计算机的内存存储器中；在所述机器人自动计算机内根据所述反光标识的亮面和暗面的长度计算获得所述反光标识的预留的实际长度。
具体的，通过在机器人操作界面上人为的输入反光标识的亮面和暗面的长度机器人自带计算机的内存存储器中，通过在机器人自动计算机内根据反光标识的亮面和暗面的长度计算获得所述反光标识的预留的实际长度。
利用反光标识的计算长度与预留的实际长度进行相减获得差值，再利用该差值与预设阈值进行比较，判断是否小于预设阈值；预设阈值根据反光标识的实际长度和激光雷达识别反光标识的距离来确定。
在判断为否时，则为未识别到相关的反光标识。
S14：若是，则基于所述反光标识至所述激光雷达的距离及角度计算所述反光标识相对于所述激光雷达的坐标和方位。
在本发明具体实施过程中，所述基于所述反光标识至所述激光雷达的距离及角度计算所述反光标识相对于所述激光雷达的坐标，包括：取所述反光标识的计算长度和中值作为反光标识的中点，获得激光雷达到反光标识中点的距离，以及雷达朝向到反光标识中点的夹角；根据激光雷达到反光标识中点的距离和雷达朝向到反光标识中点的夹角计算获得所述反光标识相对于所述激光雷达的坐标，其中，计算公式如下：
Figure BDA0002273760090000081
其中，x表示反光标识相对于激光雷达的横坐标；y表示反光标识相对于激光雷达的横坐标；g表示激光雷达到反光标识中点的距离；γ表示雷达朝向到反光标识中点的夹角。
所述基于所述反光标识至所述激光雷达的距离及角度计算所述反光标识相对于所述激光雷达的方位，包括：在获得所述反光标识相对于所述激光雷达的坐标之后，获取激光雷达到反光标识第一个激光点第一距离和激光雷达到反光标识最后一个激光点第二距离；获取第一距离与第二距离之差作为第三距离，其中，所述第一距离等于第四距离与第三距离相加，第四距离等于第二距离；获取第一个激光点和最后一个激光点在激光雷达处形成的第一夹角；基于第一夹角、第二距离和第四距离利用三角函数余弦定理获得第五距离；基于第五距离、第三距离以及反光标识的计算长度利用三角函数余弦定理获得第五距离与反光标识的计算长度形成的第二夹角；基于第一夹角和第二夹角获得所述反光标识相对于所述激光雷达的方位。
进一步的，所述基于第一夹角、第二距离和第四距离利用三角函数余弦定理获得第五距离的计算公式如下：
Figure BDA0002273760090000091
所述基于第五距离、第三距离以及反光标识的计算长度利用三角函数余弦定理获得第五距离与反光标识的计算长度形成的第二夹角的计算公式如下：
Figure BDA0002273760090000092
其中，a表示第五距离；b1表示第四距离；c表示第二距离；b1＝c；α表示第一夹角；b2表示第三距离；L表示反光标识的计算长度；β表示第五距离与反光标识的计算长度形成的第二夹角。
具体的，请参阅图2和图3，图2是本发明实施例中的计算反光标识相对于激光雷达的坐标示意图；图3是本发明实施例中的计算反光标识相对于激光雷达的方位示意图。
如图2和图3所示，取所有反光标识面总和的中值作为反光标识的中点，获取激光雷达到反光标识中点的距离g，以及雷达朝向到反光标识中点的夹角γ，具体如图2所示，计算出反光标识的相对雷达的坐标如下：
Figure BDA0002273760090000093
其中，x表示反光标识相对于激光雷达的横坐标；y表示反光标识相对于激光雷达的横坐标；g表示激光雷达到反光标识中点的距离；γ表示雷达朝向到反光标识中点的夹角。
在获得反光标识相对于激光雷达的坐标，仅仅有坐标是没有办法进行对准的，因此，还要知道反光标识的正面的朝向要计算出如图3中的所示的β角，该β角加上中心线与雷达正方向的夹角才是真正的标识的朝向，即反光标识相对于激光雷达的方位。
具体如图3，在获得反光标识相对于激光雷达的坐标之后，获取激光雷达到反光标识第一个激光点第一距离和激光雷达到反光标识最后一个激光点第二距离；获取第一距离与第二距离之差作为第三距离，其中，一距离等于第四距离与第三距离相加，第四距离等于第二距离；获取第一个激光点和最后一个激光点在激光雷达处形成的第一夹角；基于第一夹角、第二距离和第四距离利用三角函数余弦定理获得第五距离；基于第五距离、第三距离以及反光标识的计算长度利用三角函数余弦定理获得第五距离与反光标识的计算长度形成的第二夹角；基于第一夹角和第二夹角获得所述反光标识相对于所述激光雷达的方位。
第二距离和第四距离利用三角函数余弦定理获得第五距离的计算公式如下：
所述基于第五距离、第三距离以及反光标识的计算长度利用三角函数余弦定理获得第五距离与反光标识的计算长度形成的第二夹角的计算公式如下：
Figure BDA0002273760090000102
其中，a表示第五距离；b1表示第四距离；c表示第二距离；b1＝c；α表示第一夹角；b2表示第三距离；L表示反光标识的计算长度；β表示第五距离与反光标识的计算长度形成的第二夹角。
在本发明实施例中，在不增加外部传感器的情况下仅使用了激光雷达和反光标识，即可实现了移动机器人识别特定标识的功能，能够应用于激光雷达照射范围内各种需要标识的目标点上，例如机器人充电座，产线的装货和卸货口，以及各种需要标识的来定义的目标点；具有原理简单，计算量小，实时高效的特点，能够根据不同的编码识别不同的目标，使用范围广。
实施例
请参阅图4，图4是本发明实施例中的基于二维激光雷达强度数值识别反光标识的装置结构组成示意图。
如图4所示，一种基于二维激光雷达强度数值识别反光标识的装置，所述装置包括：
数据获取模块11：用于基于激光雷达获取扫描到的反光标识的激光点数量；
在本发明具体实施过程中，所述反光标识由多个不同或相同长度的亮面和暗面交叉排序组合而成，所述亮面和所述暗面为两种不同反射率的材料。
进一步的，所述基于激光雷达获取扫描到的反光标识的激光点数量，包括：所述激光雷达照射在所述反光标识的亮面和暗面两种不同反射率的材料上时，基于所述激光雷达监测所述反光标识的亮面和暗面的反光强度数值来分别获取所述反光标识的亮面的激光点数量和所述反光标识的暗面的激光点数量；基于所述反光标识的亮面的激光点数量和所述反光标识的暗面的激光点数量获得反光标识的激光点数量。
具体的，反光标识由多个不同或相同长度的亮面和暗面前后安排组合而成,亮面和暗面由两种不同反射率的材料组成；当激光雷达的激光点照射到两种材料时，其检测的强度数值会有不同，以此区分出两种不同的激光点类型；通过统计照射在亮面和暗面两种不同激光点的数量来求出所在标识里的亮面和暗面的长度，然后和真实的标识的亮面和暗面的长度值进行对比，若测量出的每一个亮面和暗面的长度在误差范围内则认为查找成功。
该激光雷达照射在反光标识的亮面和暗面两种不同反射率的材料上时，通过激光雷达监测反光标识的亮面和暗面的反光强度数值来分别获取反光标识的亮面的激光点数量和反光标识的暗面的激光点数量；根据反光标识的亮面的激光点数量和反光标识的暗面的激光点数量获得反光标识的激光点数量。
计算模块12：用于基于所述激光点数量进行反光标识的长度数值计算，获取反光标识的计算长度；
在本发明具体实施过程中，所述基于所述激光点数量进行反光标识的长度数值计算，获取反光标识的计算长度，包括：基于所述反光标识的亮面和暗面形成不同的反光标识编码；基于每个激光点间隔的角度数据和激光雷达返回的距离数值计算获得每个反光标识编码的弧度长；对每个反光标识编码的弧度长进行累加处理，获取反光标识的计算长度。
进一步的，所述基于每个激光点间隔的角度数据和激光雷达返回的距离数值计算获得每个反光标识编码的弧度长，包括：获取每个激光点间隔的角度固定值，所述每个激光点间隔的角度固定值为基于激光雷达的型号获得的；基于激光雷达至激光点返回的距离数值，获得激光雷达到反光标识的距离；根据激光雷达到当前激光点的距离和下一个激光点的距离均值计算当前激光点与下一个激光点之间的距离；对获得的前激光点与下一个激光点之间的距离进行累加，获得每个反光标识编码的弧度长。
具体的，对于反光标识中的亮面和暗面形成不同的反光标识编码，利用反光标识编码来进行表示光面和暗面，如L1、L2、L3等，光面和暗面交叉排序组成完整的反光标识。
获得每一个反光标识编码对于的光面或者暗面中的每个激光点间隔的角度数据和激光雷达返回的距离数值，然后根据每个激光点间隔的角度数据和激光雷达返回的距离数值进行计算，从而获得每个反光标识编码的弧度长；对每个反光标识编码的弧度长进行累加处理，获取反光标识的计算长度。
每个激光点间隔的角度固定值是已知的，通过激光雷达的型号获得的；通过激光雷达至激光点返回的距离数值来获得激光雷达至激光点返回的距离数值，获得激光雷达到反光标识的距离；根据激光雷达到当前激光点的距离和下一个激光点的距离均值计算当前激光点与下一个激光点之间的距离，具体的计算公式如下：
Figure BDA0002273760090000131
其中，gi表示激光雷达到当前激光点的距离；gi+1表示下一个激光点的距离；δ表示每个激光点间隔的角度固定值。
对获得的前激光点与下一个激光点之间的距离进行累加，获得每个反光标识编码的弧度长。
在本发明中，因为前激光点与下一个激光点之间的距离非常的小，因此利用弧度长来代替两个激光点之间的直线距离，其误差是非常小的；其不断累加，也可以将误差范围控制在相应的范围内，并且，在使用的反光标识长度在预设的范围内时，激光雷达在预定的距离内识别反光标识时，其累加弧度与反光标识长度之间的误差将在一个可控的范围内；方便后续的计算及识别过程。
判断模块13：用于判断所述反光标识的计算长度与预留的实际长度之差是否小于预设阈值；
在本发明实施例中，基于机器人操作界面输入所述反光标识的亮面和暗面的长度至所述机器人自带计算机的内存存储器中；在所述机器人自动计算机内根据所述反光标识的亮面和暗面的长度计算获得所述反光标识的预留的实际长度。
具体的，通过在机器人操作界面上人为的输入反光标识的亮面和暗面的长度机器人自带计算机的内存存储器中，通过在机器人自动计算机内根据反光标识的亮面和暗面的长度计算获得所述反光标识的预留的实际长度。
利用反光标识的计算长度与预留的实际长度进行相减获得差值，再利用该差值与预设阈值进行比较，判断是否小于预设阈值；预设阈值根据反光标识的实际长度和激光雷达识别反光标识的距离来确定。
在判断为否时，则为未识别到相关的反光标识。
坐标和方向获取模块14：用于在判断所述反光标识的计算长度与预留的实际长度之差小于预设阈值时，则基于所述反光标识至所述激光雷达的距离及角度计算所述反光标识相对于所述激光雷达的坐标和方位。
在本发明具体实施过程中，所述基于所述反光标识至所述激光雷达的距离及角度计算所述反光标识相对于所述激光雷达的坐标，包括：取所述反光标识的计算长度和中值作为反光标识的中点，获得激光雷达到反光标识中点的距离，以及雷达朝向到反光标识中点的夹角；根据激光雷达到反光标识中点的距离和雷达朝向到反光标识中点的夹角计算获得所述反光标识相对于所述激光雷达的坐标，其中，计算公式如下：
Figure BDA0002273760090000141
其中，x表示反光标识相对于激光雷达的横坐标；y表示反光标识相对于激光雷达的横坐标；g表示激光雷达到反光标识中点的距离；γ表示雷达朝向到反光标识中点的夹角。
所述基于所述反光标识至所述激光雷达的距离及角度计算所述反光标识相对于所述激光雷达的方位，包括：在获得所述反光标识相对于所述激光雷达的坐标之后，获取激光雷达到反光标识第一个激光点第一距离和激光雷达到反光标识最后一个激光点第二距离；获取第一距离与第二距离之差作为第三距离，其中，所述第一距离等于第四距离与第三距离相加，第四距离等于第二距离；获取第一个激光点和最后一个激光点在激光雷达处形成的第一夹角；基于第一夹角、第二距离和第四距离利用三角函数余弦定理获得第五距离；基于第五距离、第三距离以及反光标识的计算长度利用三角函数余弦定理获得第五距离与反光标识的计算长度形成的第二夹角；基于第一夹角和第二夹角获得所述反光标识相对于所述激光雷达的方位。
进一步的，所述基于第一夹角、第二距离和第四距离利用三角函数余弦定理获得第五距离的计算公式如下：
Figure BDA0002273760090000142
所述基于第五距离、第三距离以及反光标识的计算长度利用三角函数余弦定理获得第五距离与反光标识的计算长度形成的第二夹角的计算公式如下：
Figure BDA0002273760090000143
其中，a表示第五距离；b1表示第四距离；c表示第二距离；b1＝c；α表示第一夹角；b2表示第三距离；L表示反光标识的计算长度；β表示第五距离与反光标识的计算长度形成的第二夹角。
具体的，请参阅图2和图3，图2是本发明实施例中的计算反光标识相对于激光雷达的坐标示意图；图3是本发明实施例中的计算反光标识相对于激光雷达的方位示意图。
如图2和图3所示，取所有反光标识面总和的中值作为反光标识的中点，获取激光雷达到反光标识中点的距离g，以及雷达朝向到反光标识中点的夹角γ，具体如图2所示，计算出反光标识的相对雷达的坐标如下：
Figure BDA0002273760090000151
其中，x表示反光标识相对于激光雷达的横坐标；y表示反光标识相对于激光雷达的横坐标；g表示激光雷达到反光标识中点的距离；γ表示雷达朝向到反光标识中点的夹角。
在获得反光标识相对于激光雷达的坐标，仅仅有坐标是没有办法进行对准的，因此，还要知道反光标识的正面的朝向要计算出如图3中的所示的β角，该β角加上中心线与雷达正方向的夹角才是真正的标识的朝向，即反光标识相对于激光雷达的方位。
具体如图3，在获得反光标识相对于激光雷达的坐标之后，获取激光雷达到反光标识第一个激光点第一距离和激光雷达到反光标识最后一个激光点第二距离；获取第一距离与第二距离之差作为第三距离，其中，一距离等于第四距离与第三距离相加，第四距离等于第二距离；获取第一个激光点和最后一个激光点在激光雷达处形成的第一夹角；基于第一夹角、第二距离和第四距离利用三角函数余弦定理获得第五距离；基于第五距离、第三距离以及反光标识的计算长度利用三角函数余弦定理获得第五距离与反光标识的计算长度形成的第二夹角；基于第一夹角和第二夹角获得所述反光标识相对于所述激光雷达的方位。
第二距离和第四距离利用三角函数余弦定理获得第五距离的计算公式如下：
Figure BDA0002273760090000152
所述基于第五距离、第三距离以及反光标识的计算长度利用三角函数余弦定理获得第五距离与反光标识的计算长度形成的第二夹角的计算公式如下：
Figure BDA0002273760090000161
其中，a表示第五距离；b1表示第四距离；c表示第二距离；b1＝c；α表示第一夹角；b2表示第三距离；L表示反光标识的计算长度；β表示第五距离与反光标识的计算长度形成的第二夹角。
在本发明实施例中，在不增加外部传感器的情况下仅使用了激光雷达和反光标识，即可实现了移动机器人识别特定标识的功能，能够应用于激光雷达照射范围内各种需要标识的目标点上，例如机器人充电座，产线的装货和卸货口，以及各种需要标识的来定义的目标点；具有原理简单，计算量小，实时高效的特点，能够根据不同的编码识别不同的目标，使用范围广。
本领域普通技术人员可以理解上述实施例的各种方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序可以存储于一计算机可读存储介质中，存储介质可以包括：只读存储器(ROM，Read Only Memory)、随机存取存储器(RAM，RandomAccess Memory)、磁盘或光盘等。
另外，以上对本发明实施例所提供的基于二维激光雷达强度数值识别反光标识的方法及装置进行了详细介绍，本文中应采用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种基于二维激光雷达强度数值识别反光标识的方法，其特征在于，所述方法包括：
基于激光雷达获取扫描到的反光标识的激光点数量；
基于所述激光点数量进行反光标识的长度数值计算，获取反光标识的计算长度；
判断所述反光标识的计算长度与预留的实际长度之差是否小于预设阈值；
若是，则基于所述反光标识至所述激光雷达的距离及角度计算所述反光标识相对于所述激光雷达的坐标和方位。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
基于机器人操作界面输入所述反光标识的亮面和暗面的长度至所述机器人自带计算机的内存存储器中；
在所述机器人自动计算机内根据所述反光标识的亮面和暗面的长度计算获得所述反光标识的预留的实际长度。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述反光标识由多个不同或相同长度的亮面和暗面交叉排序组合而成，所述亮面和所述暗面为两种不同反射率的材料。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述基于激光雷达获取扫描到的反光标识的激光点数量，包括：
所述激光雷达照射在所述反光标识的亮面和暗面两种不同反射率的材料上时，基于所述激光雷达监测所述反光标识的亮面和暗面的反光强度数值来分别获取所述反光标识的亮面的激光点数量和所述反光标识的暗面的激光点数量；
基于所述反光标识的亮面的激光点数量和所述反光标识的暗面的激光点数量获得反光标识的激光点数量。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述激光点数量进行反光标识的长度数值计算，获取反光标识的计算长度，包括：
基于所述反光标识的亮面和暗面形成不同的反光标识编码；
基于每个激光点间隔的角度数据和激光雷达返回的距离数值计算获得每个反光标识编码的弧度长；
对每个反光标识编码的弧度长进行累加处理，获取反光标识的计算长度。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述基于每个激光点间隔的角度数据和激光雷达返回的距离数值计算获得每个反光标识编码的弧度长，包括：
获取每个激光点间隔的角度固定值，所述每个激光点间隔的角度固定值为基于激光雷达的型号获得的；
基于激光雷达至激光点返回的距离数值，获得激光雷达到反光标识的距离；
根据激光雷达到当前激光点的距离和下一个激光点的距离均值计算当前激光点与下一个激光点之间的距离；
对获得的前激光点与下一个激光点之间的距离进行累加，获得每个反光标识编码的弧度长。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述反光标识至所述激光雷达的距离及角度计算所述反光标识相对于所述激光雷达的坐标，包括：
取所述反光标识的计算长度和中值作为反光标识的中点，获得激光雷达到反光标识中点的距离，以及雷达朝向到反光标识中点的夹角；
根据激光雷达到反光标识中点的距离和雷达朝向到反光标识中点的夹角计算获得所述反光标识相对于所述激光雷达的坐标，其中，计算公式如下：
Figure FDA0002273760080000031
其中，x表示反光标识相对于激光雷达的横坐标；y表示反光标识相对于激光雷达的横坐标；g表示激光雷达到反光标识中点的距离；γ表示雷达朝向到反光标识中点的夹角。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述反光标识至所述激光雷达的距离及角度计算所述反光标识相对于所述激光雷达的方位，包括：
在获得所述反光标识相对于所述激光雷达的坐标之后，获取激光雷达到反光标识第一个激光点第一距离和激光雷达到反光标识最后一个激光点第二距离；
获取第一距离与第二距离之差作为第三距离，其中，所述第一距离等于第四距离与第三距离相加，第四距离等于第二距离；
获取第一个激光点和最后一个激光点在激光雷达处形成的第一夹角；
基于第一夹角、第二距离和第四距离利用三角函数余弦定理获得第五距离；
基于第五距离、第三距离以及反光标识的计算长度利用三角函数余弦定理获得第五距离与反光标识的计算长度形成的第二夹角；
基于第一夹角和第二夹角获得所述反光标识相对于所述激光雷达的方位。
9.跟据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于第一夹角、第二距离和第四距离利用三角函数余弦定理获得第五距离的计算公式如下：
Figure FDA0002273760080000032
所述基于第五距离、第三距离以及反光标识的计算长度利用三角函数余弦定理获得第五距离与反光标识的计算长度形成的第二夹角的计算公式如下：
Figure FDA0002273760080000041
其中，a表示第五距离；b1表示第四距离；c表示第二距离；b1＝c；α表示第一夹角；b2表示第三距离；L表示反光标识的计算长度；β表示第五距离与反光标识的计算长度形成的第二夹角。
10.一种基于二维激光雷达强度数值识别反光标识的装置，其特征在于，所述装置包括：
数据获取模块：用于基于激光雷达获取扫描到的反光标识的激光点数量；
计算模块：用于基于所述激光点数量进行反光标识的长度数值计算，获取反光标识的计算长度；
判断模块：用于判断所述反光标识的计算长度与预留的实际长度之差是否小于预设阈值；
坐标和方向获取模块：用于在判断所述反光标识的计算长度与预留的实际长度之差小于预设阈值时，则基于所述反光标识至所述激光雷达的距离及角度计算所述反光标识相对于所述激光雷达的坐标和方位。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111413989A (zh) * 2020-04-13 2020-07-14 苏州华兴源创科技股份有限公司 基于agv的激光定位系统和方法
CN113051951A (zh) * 2021-04-01 2021-06-29 未来机器人（深圳）有限公司 标识码定位方法、装置、计算机设备和存储介质
CN113608170A (zh) * 2021-07-07 2021-11-05 云鲸智能(深圳)有限公司 雷达标定方法、雷达、机器人、介质及计算机程序产品
CN115685990A (zh) * 2022-09-22 2023-02-03 深圳市智绘科技有限公司 自动充电方法、装置、电子设备及可读存储介质

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107064953A (zh) * 2017-03-21 2017-08-18 华勤通讯技术有限公司 一种基于激光雷达的定位方法及装置
CN107539160A (zh) * 2017-09-29 2018-01-05 深圳悉罗机器人有限公司 充电桩及其识别方法、智能移动机器人
US20180081058A1 (en) * 2016-09-20 2018-03-22 Apple Inc. Enabling lidar detection
CN109276728A (zh) * 2018-11-01 2019-01-29 华南智能机器人创新研究院 一种浮动式避障的轮式移动消毒机器人
CN110082774A (zh) * 2019-05-18 2019-08-02 上海木木聚枞机器人科技有限公司 一种自动对位方法及系统
CN110211028A (zh) * 2019-05-09 2019-09-06 东南大学 一种基于球面全景显示的鱼眼图像显示方法
CN110308423A (zh) * 2019-05-23 2019-10-08 浙江厚达智能科技股份有限公司 基于反光板的室内车载激光定位方法及系统

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20180081058A1 (en) * 2016-09-20 2018-03-22 Apple Inc. Enabling lidar detection
CN107064953A (zh) * 2017-03-21 2017-08-18 华勤通讯技术有限公司 一种基于激光雷达的定位方法及装置
CN107539160A (zh) * 2017-09-29 2018-01-05 深圳悉罗机器人有限公司 充电桩及其识别方法、智能移动机器人
CN109276728A (zh) * 2018-11-01 2019-01-29 华南智能机器人创新研究院 一种浮动式避障的轮式移动消毒机器人
CN110211028A (zh) * 2019-05-09 2019-09-06 东南大学 一种基于球面全景显示的鱼眼图像显示方法
CN110082774A (zh) * 2019-05-18 2019-08-02 上海木木聚枞机器人科技有限公司 一种自动对位方法及系统
CN110308423A (zh) * 2019-05-23 2019-10-08 浙江厚达智能科技股份有限公司 基于反光板的室内车载激光定位方法及系统

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111413989A (zh) * 2020-04-13 2020-07-14 苏州华兴源创科技股份有限公司 基于agv的激光定位系统和方法
CN113051951A (zh) * 2021-04-01 2021-06-29 未来机器人（深圳）有限公司 标识码定位方法、装置、计算机设备和存储介质
CN113608170A (zh) * 2021-07-07 2021-11-05 云鲸智能(深圳)有限公司 雷达标定方法、雷达、机器人、介质及计算机程序产品
CN113608170B (zh) * 2021-07-07 2023-11-14 云鲸智能(深圳)有限公司 雷达标定方法、雷达、机器人、介质及计算机程序产品
CN115685990A (zh) * 2022-09-22 2023-02-03 深圳市智绘科技有限公司 自动充电方法、装置、电子设备及可读存储介质

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