CN111157005A

CN111157005A - 基于反光片定位方法和装置

Info

Publication number: CN111157005A
Application number: CN202010012800.0A
Authority: CN
Inventors: 高子庆
Original assignee: Shenzhen Reeman Intelligent Equipment Co ltd
Current assignee: Shenzhen Reeman Intelligent Equipment Co ltd
Priority date: 2020-01-07
Filing date: 2020-01-07
Publication date: 2020-05-15

Abstract

本发明公开了一种基于反光片的定位方法，包括：获取预设的定位装置的图像信息，其中，预设的定位装置按照预设要求部署在移动设备移动区域内，定位装置为通过多块反光片以排列组合方式进行位置标定的装置；识别图像信息中所表征的坐标信息；根据坐标信息在预设的导航地图中对自身进行定位。本申请的技术方案，采用带有反光片的定位装置对移动设备进行定位，利用反光片在昏暗的外部环境下也能别识别并拍摄到的原理，提高移动设备自定位的环境适应能力。且反光片的排列方式通过多层加密的方式展现，提高了定位移动设备导航的安全性。

Description

基于反光片定位方法和装置

技术领域

本申请涉及机器人定位技术领域，具体而言，本申请涉及一种基于反光片定位方法和装置。

背景技术

在机器人ROS导航系统中，通常采用激光来进行导航，由于ROS系统室内激光导航过于依赖激光数据，而在许多使用场景下地形相似度较高或者变化频繁，地形相似时，激光与地形的匹配程度依然很高，导致了在定位不对的情况下机器人会误以为自己的定位还是正确的，就会产生丢失定位的情况。二是在地形经常变化的场景下，地形变化后机器人很容易识别不出自己所处的位置，从而丢失定位，无法正常工作。这时需要重新扫描地图之后才能继续使用，但这样无疑增加了使用难度和很多工作量，不适用于普通用户，同时激光定位又可能会出现丢失定位的情况，依赖激光匹配定位便成了限制导航机器人发展的一大问题。

但是，很多场景的天花板是基本不会变化的，现有技术中使用过在天花板上贴RFID标签，机器人端配置RFID识别模块来改善上述情况，但RFID标签并没有包含方向信息，只能确定到某个范围但无方向的区域内，再依靠激光匹配地形来确定最终定位，然后这只是改善了丢定位的情况，依然会偶尔出现丢失定位的情况。

发明内容

本申请公开一种基于反光片的定位、装置移动设备和存储介质，能够准确获取定位信息，不受地形、外界光线的影响，定位更准确。

具体的，一方面，本申请公开一种基于反光片的定位方法，包括：

获取预设的定位装置的图像信息，其中，所述预设的定位装置按照预设要求部署在移动设备移动区域内，所述定位装置为通过多块反光片以排列组合方式进行位置标定的装置；

识别所述图像信息中所表征的坐标信息；

根据所述坐标信息在预设的导航地图中对自身进行定位。

可选的，所述预设的定位装置包括基准反光片和定位反光片，所述识别所述图像信息中所表征的坐标信息的方法包括：

获取所述基准反光片的相对位置以确认所述定位装置是否符合预设条件；

当所述预设定位装置符合预设条件时，对所述定位反光片的数量及相对位置关系进行识别；

根据所述定位反光片的数量及相对位置在预设坐标列表中匹配坐标信息，其中，所述预设坐标列表为所述定位反光片的数量和相对位置关系与所映射的坐标信息的集合。

可选的，所述根据所述定位反光片的数量及相对位置关系在预设坐标列表中匹配坐标信息的方法包括：

根据所述定位反光片的数量及相对位置关系按照预设规则生成编码信息；

对所述编码信息进行解密以获得初始信息；

根据所述初始信息在预设坐标列表中匹配坐标信息。

可选的，所述根据所述坐标信息在预设导航地图中对自身进行定位的方法包括：

获取移动设备的位姿信息，其中，所述位姿信息包括移动设备的位置信息和姿态信息；

根据所述坐标信息和所述位姿信息在所述预设导航地图中标定所述移动设备的位置以进行定位。

可选的，所述移动设备按照预设频率进行定位并生成定位信息，所述根据所述坐标信息在预设导航地图中对自身进行定位之后还包括：

获取表征移动设备移动方向预设范围的障碍物的激光数据；

根据所述定位信息及所述激光数据生成可移动路线进行移动。

可选的，所述根据所述坐标信息在预设导航地图中对自身进行定位之后还包括：

获取最近一次获得所述定位信息的第一时间信息以及表征当前时间的第二时间信息；

计算所述第一时间信息与所述第二时间信息之间的时间差值；

当所述时间差值大于预设阈值时，发送错误信息以进行重新定位。

另一方面，本申请公开一种基于反光片的定位单元，包括：

获取模块：获取预设定位装置的图像信息，其中，所述预设定位装置预先部署在移动设备移动区域内，所述定位码为通过多块反光片以排列组合方式进行位置标定的装置；

识别模块：识别所述图像信息中所表征的坐标信息；

定位模块：根据所述坐标信息在预设导航地图中对自身进行定位。

可选的，所述预设的定位装置包括基准反光片和定位反光片，所述识别模块包括：

确认模块：被配置为执行获取所述基准反光片的相对位置以确认所述定位装置是否符合预设条件；

定位反光片识别模块：被配置为执行，当所述预设定位装置符合预设条件时，对所述定位反光片的数量及相对位置关系进行识别；

匹配模块：被配置为执行根据所述定位反光片的数量及相对位置在预设坐标列表中匹配坐标信息，其中，所述预设坐标列表为所述定位反光片的数量和相对位置关系与所映射的坐标信息的集合。

可选的，所述匹配模块包括：

编码信息生成模块：被配置为执行根据所述定位反光片的数量及相对位置关系按照预设规则生成编码信息；

解密模块：被配置为执行对所述编码信息进行解密以获得初始信息；

坐标匹配模块：被配置为执行根据所述初始信息在预设坐标列表中匹配坐标信息。

可选的，所述定位模块包括：

位姿获取模块：被配置为执行获取移动设备的位姿信息，其中，所述位姿信息包括移动设备的位置信息和姿态信息；

标定模块：被配置为执行根据所述坐标信息和所述位姿信息在所述预设导航地图中标定所述移动设备的位置以进行定位。

可选的，所述移动设备按照预设频率进行定位并生成定位信息，还包括：

激光数据获取模块：被配置为执行获取表征移动设备移动方向预设范围的障碍物的激光数据；

路线生成模块：被配置为执行根据所述定位信息及所述激光数据生成可移动路线进行移动。

可选的，还包括：

时间获取模块：被配置为执行获取最近一次获得所述定位信息的第一时间信息以及表征当前时间的第二时间信息；

差值计算模块：被配置为执行计算所述第一时间信息与所述第二时间信息之间的时间差值；

警示模块：被配置为执行当所述时间差值大于预设阈值时，发送错误信息以进行重新定位。

另一方面，本申请还公开一种定位装置，包括基准反光片和定位反光片，所述基准反光片的数量不少于三片，且分别位于所述定位装置中表征定位区域的边界，所述定位反光片分别位于所述边界以及定位区域内部，部署在不同移动区域的定位装置的定位反光片的数量和/或位置不同。

另一方面，本申请还公开一种移动设备，包括移动装置、存储器和处理器，所述存储器中存储有计算机可读指令，所述计算机可读指令被所述处理器执行时，使得所述处理器执行如上述任一项所述的基于反光片的定位方法的步骤，并控制所述移动装置移动。

另一方面，本申请还公开一种存储有计算机可读指令的存储介质，所述计算机可读指令被一个或多个处理器执行时，使得一个或多个处理器执行如上述任一项基于反光片的定位方法的步骤。

本申请实施例的有益效果是：本申请的技术方案，采用带有反光片的定位装置对移动设备进行定位，利用反光片在昏暗的外部环境下也能别识别并拍摄到的原理，提高移动设备自定位的环境适应能力。且反光片的排列方式通过多层加密的方式展现，提高了定位移动设备导航的安全性。同时，定位信息搭配激光数据，识别周围障碍物以规划移动路线，及时在重复地形环境中，也不容易丢失定位，提高了移动设备在复杂环境中的适应性和定位的准确性。

附图说明

本申请上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为本申请一个激光反光片的定位方法流程图；

图2为本申请定位装置第一示意图；

图3为第一实施例定位装置第二示意图：

图4为第二实施例定位装置第三示意图；

图5为本申请识别图像信息中坐标信息的方法流程图；

图6为本申请匹配坐标信息的方法流程图；

图7为本申请自身定位的方法流程图；

图8为本申请移动路线生成方法流程图；

图9为本申请定位信息时间差识别方法流程图；

图10为本申请基于反光片的定位装置结构框图。

具体实施方式

下面详细描述本申请的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本申请，而不能解释为对本申请的限制。

本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本申请的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。

本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)，具有与本申请所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语，应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样被特定定义，否则不会用理想化或过于正式的含义来解释。

请参阅图1，为本实施例公开一种基于反光片的定位方法，包括：

S1000、获取预设的定位装置的图像信息，其中，所述预设的定位装置按照预设要求部署在移动设备移动区域内，所述定位装置为通过多块反光片以排列组合方式进行位置标定的装置；

本申请的技术方案主要运用在移动设备上，移动设备为在移动区域内可自由移动的自动化设备，例如可移动的服务机器人、扫地机器人等等。移动设备对自己当前位置进行定位，识别周围的障碍物情况，并自主规划移动路线。在本申请中，移动设备进行自主定位的方式是通过拍摄定位装置，并识别该定位装置，以确定自己的位置。因此，定位装置为一种可以表征当前位置的装置。由于移动区域范围较大，因此需要多个定位装置，按照移动区域的特点，分别分布在移动区域内。

由于越接近地面的区域，可移动的障碍物很多，例如桌子、椅子、柜子等，这些障碍物很可能会被移动，因此，在一实施例中，将定位装置设置在移动设备移动区域所处房间的天花板位置获靠近天花板的墙体位置，不容易被移动，也不容易被其他的物体遮挡，方便移动设备进行识别。

在本实施例中，移动设备上设置有拍摄装置可对定位装置的图像信息进行拍摄，将获取的定位装置的图像信息进行识别，即可得到相关的定位信息。在一实施例中，定位装置为通过多块反光片以排列组合方式进行位置标定的装置。

具体的，在一实施例中，定位装置包括基准反光片和定位反光片，采用反光片来构建表征位置信息的图案组合元素，可在光线较暗的情况下，也能反射光线，清晰拍摄出对应的图像信息。进一步的，当采用带有红外摄像头的拍摄装置时，在黑暗状态下也可图像拍摄，并识别到图案，适应的环境更广。

在一实施例中，所述基准反光片的数量不少于三片，且分别位于所述定位装置中表征定位区域的边界，所述定位反光片分别位于所述边界以及定位区域内部，部署在不同移动区域的定位装置的定位反光片的数量和/或位置不同。请参阅图2，定位装置的定位区域为圆圈，在圆圈的边界位置设置有三片基准反光片，例如大的圆圈区域内实心圆位置为基准反光片放置位置，该三片基准反光片分别间隔设置在大圆圈的三个不同方向上，通过这三个基准反光片则可确定圆心的位置以及定位区域，通过识别这三个基准反光片也可确定该定位装置是否产生形变或者出现异常状况。在一实施例中，同一个移动区域内所设置在定位装置的基准反光片的数量和相对位置是一致的，以便于定位区域内其他数据的读取。

在一实施例中，在定位区域圆圈的其他位置设置有定位反光片，例如图2中虚线圆圈位置，为定位反光片可以设置的位置，定位反光片的数量和相对位置根据所部署的位置不同而不同，例如图3和图4所示的定位装置，基准反光片位置和数量都一样为3片，而定位反光片的位置和数量不同，一个有七块定位反光片，如图3所示，一个有八块定位反光片，如图4所示，且定位反光片之间的位置不同，表征不同位置方向的定位装置。这些定位反光片的排列方式具有一定的规律，为定位信息的一种图形展示形式，通过预设的规则则可通过定位反光片的数量和相对位置识别出其表达的定位信息。在另一实施例中，定位装置的定位信息还可以用其他的方式进行识别，例如采用二维码的方式，通过是被二维码，则可识别对应的方向信息等等。

S2000、识别所述图像信息中所表征的坐标信息；

上述公开的定位信息包括坐标信息，坐标信息通过定位装置中的所呈现的图案来表现。所述预设的定位装置包括基准反光片和定位反光片，请参阅图5，所述识别所述图像信息中所表征的坐标信息的方法包括：

S2100、获取所述基准反光片的相对位置以确认所述定位装置是否符合预设条件；

S2200、当所述预设定位装置符合预设条件时，对所述定位反光片的数量及相对位置关系进行识别；

S2300、根据所述定位反光片的数量及相对位置在预设坐标列表中匹配坐标信息，其中，所述预设坐标列表为所述定位反光片的数量和相对位置关系与所映射的坐标信息的集合。

通过步骤S1000可知，在一实施例中，定位装置包括基准反光片和定位反光片，通过基准反光片的数量和相对位置可以识别定位装置是否符合预设条件，这里的预设条件是指定位装置是否变形或者出现异常，当定位装置变形时，基准反光片的形状和相对位置也会发生变化，只有在定位装置正常的情况下，才能更为准确地识别出定位反光片的相对位置，从而识别出对应的坐标信息。

在一实施例中，设置有预设坐标列表，预设坐标列表中罗列了所有定位反光片的数量及其相对位置关系，并一一映射对应的坐标信息，因此通过图像识别出定位装置中定位反光片的数量和相对位置，在预设坐标列表中则可匹配对应的坐标信息。

在一实施例中，请参阅图6，所述根据所述定位反光片的数量及相对位置关系在预设坐标列表中匹配坐标信息的方法包括：

S2310、根据所述定位反光片的数量及相对位置关系按照预设规则生成编码信息；

S2320、对所述编码信息进行解密以获得初始信息；

S2330、根据所述初始信息在预设坐标列表中匹配坐标信息。

在一实施例中，为了提高定位装置坐标识别的安全性，进一步的，可对坐标信息进行加密后再以图案的形式呈现。当需要对图案进行识别时，只需要对其进行解密即可，具体的，在解密过程中，是通过所识别的定位反光片的数量及相对位置关系按照预设规则生成编码信息，由于在进行数据传输过程中，以及数据加密是采用数值的方式进行的，因此，根据定位反光片的数量及相对位置按照预设的规则生成编码信息，将图案信息转换成数值信息，然后对该数值信息进行解密。

进一步的，编码信息为一种二进制信息，预设规则为定位反光片的数量和相对位置与对应二进制信息之间的关联关系，例如，将定位装置的定位区域进行区域划分，并对每个划分的区域位置设置一个编号，例如，将定位区域划分为12个区域，二进制的编码信息也对应为12位，且按照二进制的编码信息从左到右的顺序依次映射定位区域的编号，二进制中0对应的编号位置空置，1对应的编号位置设置一块定位反光片，以此则可将编码信息转换为图案信息。

进一步，为了提高数据传输的保密性，在二进制编码信息与表征坐标信息的初始信息之间还进行了加密，例如通过多次加密的形式，对表征坐标信息的初始新消息进行加密后生成二进制的编码信息。加密的方式有多种，例如对数据按照某一规则进行字符替换或置换，或者进行某规则的计算后得到二进制的编码信息。

因此，当移动设备获取了定位装置的图像信息后，对图像信息进行识别，将定位反光片组合图形的数量及相对位置关系按照预设规则生成编码信息后，依据之前加密的方式依次进行解密以获得初始信息，并根据初始信息在坐标列表中匹配对应的坐标信息。

S3000、根据所述坐标信息在预设的导航地图中对自身进行定位。

当获取了定位装置的坐标信息后，移动设备根据预存储的导航地图结合定位装置的坐标信息对自身进行定位。需要说明的是，在导航地图中标注了所有定位装置的坐标位置及其坐标关系，因此可通过识别的坐标信息在导航地图中匹配相同的坐标信息。

进一步的，请参阅图7，所述根据所述坐标信息在预设导航地图中对自身进行定位的方法包括：

S3100、获取移动设备的位姿信息，其中，所述位姿信息包括移动设备的位置信息和姿态信息；

S3200、根据所述坐标信息和所述位姿信息在所述预设导航地图中标定所述移动设备的位置以进行定位。

在进行自身定位过程中，需要先获取移动设备的位姿信息，位姿信息包括移动设备当前的位置信息和姿态信息，位置信息为移动设备在预设的导航地图中的位置，姿态信息为移动设备中的移动装置的移动趋势方向，例如轮子的移动方向，通过姿态信息获取了对应的位置信息和移动趋势信息后，则可对移动设备形成初始定位信息，再根据识别的定位装置的坐标信息在预设地图中验证移动设备的初始定位信息，并对该初始定位信息进行校验，得到最终的定位信息。需要说明的是，校验的方式包括，通过初始定位信息确定移动设备的坐标，根据该坐标在预设导航地图中匹配该坐标位置与周围可见的备选定位装置的方向和相对位置关系，判断从图像信息中识别的坐标信息与移动设备的位置信息的相对位置关系是否落入备选定位装置的相对位置关系的预设阈值区间内，当落入，则表示当前定位准确，当不落入，则表示当前初始定位信息有误，则重新获取移动设备的位姿信息，当在设置的重新获取极限次数范围内依旧不对时，则发出错误信息。

在一实施例中，所述移动设备按照预设频率进行定位并生成定位信息，请参阅图8，所述根据所述坐标信息在预设导航地图中对自身进行定位之后还包括：

S4000、获取表征移动设备移动方向预设范围的障碍物的激光数据；

S5000、根据所述定位信息及所述激光数据生成可移动路线进行移动。

移动设备在移动过程中，为了不走错方向，需要每隔一段时间就对自己进行一次定位，以识别当前的位置是否准确，当不准确时停止移动并发出错误信息以进行定位更正，因此移动设备设置了预设频率，以进行自身定位。

当进行自身定位后，移动设备则需要继续进行移动了，在移动之前，需要获取移动设备移动方向的障碍物数据，在本实施例中，在移动设备中设置有激光装置，例如红外激光，通过发射红外激光可获取出移动设备移动方向预设范围的障碍物的激光数据，并根据激光数据获取得到周围的障碍物与移动设备之间的相对位置，再结合之前进行自身定位的定位信息生成可移动路线，避开障碍物移动到目标位置。

本实施例，采用激光数据配合定位信息，使移动设备在重复地形环境中，也能准确对自身进行定位，并规划出移动路线，不会因为地形相同而丢失定位，提高了移动设备在复杂环境中的适应性和定位的准确性。

在一实施例中，请参阅图9，所述根据所述坐标信息在预设导航地图中对自身进行定位之后还包括：

S6000、获取最近一次获得所述定位信息的第一时间信息以及表征当前时间的第二时间信息；

S7000、计算所述第一时间信息与所述第二时间信息之间的时间差值；

S8000、当所述时间差值大于预设阈值时，发送错误信息以进行重新定位。

在一实施例中，当获取了定位信息并进行移动过程中，还需要实时获取当前的第二时间信息以及最近一次定位信息的第一时间信息，并计算二者的时间差值，当时间差值大于预设阈值时，则表示该定位信息使用的时间较长，需要重新进行定位了以提供移动设备移动的准确性，发送错误信息，以提示进行重新定位。

另一方面，请参阅图10，本申请公开一种基于反光片的定位装置，包括：

获取模块1000：获取预设定位装置的图像信息，其中，所述预设定位装置预先部署在移动设备移动区域内，所述定位码为通过多块反光片以排列组合方式进行位置标定的装置；

识别模块2000：识别所述图像信息中所表征的坐标信息；

定位模块3000：根据所述坐标信息在预设导航地图中对自身进行定位。

可选的，所述匹配模块包括：

可选的，所述定位模块包括：

可选的，还包括：

以上基于反光片的定位单元是基于反光片的定位方法一一对应的控制装置，控制装置与其对应的控制方法是一一对应的，原理相通，此处不再赘述。

在一方面，本申请还公开一种定位装置，包括基准反光片和定位反光片，所述基准反光片的数量不少于三片，且分别位于所述定位装置中表征定位区域的边界，所述定位反光片分别位于所述边界以及定位区域内部，部署在不同移动区域的定位装置的定位反光片的数量和/或位置不同。

本发明还提供一种存储有计算机可读指令的存储介质，所述计算机可读指令被一个或多个处理器执行时，使得一个或多个处理器执行上述任一实施例所述基于反光片的定位方法。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，该计算机程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，前述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory，ROM)等非易失性存储介质，或随机存储记忆体(Random Access Memory，RAM)等。

应该理解的是，虽然附图的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，其可以以其他的顺序执行。而且，附图的流程图中的至少一部分步骤可以包括多个子步骤或者多个阶段，这些子步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，其执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其他步骤或者其他步骤的子步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。

以上所述仅是本发明的部分实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims

1.一种基于反光片的定位方法，其特征在于，包括：

识别所述图像信息中所表征的坐标信息；

根据所述坐标信息在预设的导航地图中对自身进行定位。

2.根据权利要求1所述的基于反光片的定位方法，其特征在于，所述预设的定位装置包括基准反光片和定位反光片，所述识别所述图像信息中所表征的坐标信息的方法包括：

3.根据权利要求2所述的基于反光片的定位方法，其特征在于，所述根据所述定位反光片的数量及相对位置关系在预设坐标列表中匹配坐标信息的方法包括：

对所述编码信息进行解密以获得初始信息；

根据所述初始信息在预设坐标列表中匹配坐标信息。

4.根据权利要求1所述的基于反光片的定位方法，其特征在于，所述根据所述坐标信息在预设导航地图中对自身进行定位的方法包括：

5.根据权利要求1所述的基于反光片的定位方法，其特征在于，所述移动设备按照预设频率进行定位并生成定位信息，所述根据所述坐标信息在预设导航地图中对自身进行定位之后还包括：

获取表征移动设备移动方向预设范围的障碍物的激光数据；

6.根据权利要求1所述的基于反光片的定位方法，其特征在于，所述根据所述坐标信息在预设导航地图中对自身进行定位之后还包括：

7.一种基于反光片的定位单元，其特征在于，包括：

识别模块：识别所述图像信息中所表征的坐标信息；

8.一种定位装置，其特征在于，包括基准反光片和定位反光片，所述基准反光片的数量不少于三片，且分别位于所述定位装置中表征定位区域的边界，所述定位反光片分别位于所述边界以及定位区域内部，部署在不同移动区域的定位装置的定位反光片的数量和/或位置不同。

9.一种移动设备，包括移动装置、存储器和处理器，所述存储器中存储有计算机可读指令，所述计算机可读指令被所述处理器执行时，使得所述处理器执行如权利要求1至6中任一项所述的基于反光片的定位方法的步骤，并控制所述移动装置移动。

10.一种存储有计算机可读指令的存储介质，所述计算机可读指令被一个或多个处理器执行时，使得一个或多个处理器执行如权利要求1至6中任一项基于反光片的定位方法的步骤。