CN112149441A - 一种基于反光板的二维码定位控制方法 - Google Patents
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Abstract
本公开的实施例提供了一种基于反光板的二维码定位控制方法、系统、设备和计算机可读存储介质。所述方法包括利用激光传感器对混合标识板上的反光板进行检测；若检测到反光板，则开启视觉传感器对所述混合标识板上的二维码进行检测，通过二维码识别定位算法进行机器人位置修正。以此方式，可以实现多传感器在低性能控制器下对二维码的识别与定位。同时降低了机器人在复杂环境下位置易丢和定位精度不高的情况。
Description
技术领域
本公开的实施例一般涉及机器人定位技术领域，并且更具体地，涉及一种基于反光板的二维码定位控制方法、系统、设备和计算机可读存储介质。
背景技术
自主定位导航是机器人实现智能化的前提之一，是赋予机器人感知和行动能力的关键因素。
当前，基于红外线、反光板和二维码定位与导航技术已广泛应用于智能机器人领域。相比传统的导航方式，红外线定位与导航技术具有测量范围广，响应时间短等特点，适用于多种应用场景；反光板定位与导航技术具有定位精度高、灵活方便等优点，适用于复杂、高动态的工业场景；二维码制作成本低，方便安装，二维码定位与导航技术适用于多种应用场景。
但是，上述定位与导航技术均存在各种缺点。例如，红外线定位与导航技术和反光板定位与导航技术对环境因素要求比较苛刻，在一些特殊的应用场景下不能进行精确的定位；二维码定位与导航技术需一直开启视觉传感器，能耗消耗大。
发明内容
本公开旨在至少解决现有技术或相关技术中存在的技术问题之一。
为此，在本公开的第一方面，提供了一种基于反光板的二维码定位控制方法。该方法包括：
利用激光传感器对混合标识板上的反光板进行检测；
若检测到反光板，则开启视觉传感器对所述混合标识板上的二维码进行检测，通过二维码识别定位算法进行机器人位置修正；
其中，所述混合标识板由上下两层结构组成，上层为反光板，下层为二个二维码组成。
进一步地，
所述反光板的信息包括反光板长度信息；
所述二维码的信息包括图形特征信息和图像尺寸信息；
述反光板的信息、二维码的信息和所述混合标识板的位置信息预先在机器人内置导航系统中进行标记。
进一步地，所述利用激光传感器对混合标识板上的反光板进行检测包括：
通过所述激光传感器发射激光并接收反射激光；
对所述反射激光进行分析，判断所述反射激光是否为由所述反光板反射。
进一步地，所述对所述反射激光进行分析，判断所述反射激光是否为由所述反光板反射包括：
所述对所述反射激光进行分析，确定所述反射激光的长度；
将所述反射激光的长度和预存的反光板的信息进行匹配，判断匹配结果是否处于预设的冗余范围内；
若是，则所述反射激光由所述反光板反射。
进一步地，所述若检测到反光板，则开启视觉传感器对所述混合标识板上的二维码进行检测包括：
所述若检测到反光板，则根据所述反射激光判断机器人和所述反光板的距离是否处于预设范围内；
若是，则根据所述反光板在所述机器人内置导航系统中的标记位置，实时计算反光板与安装在所述机器人上的多个视觉传感器的位姿关系；
根据所述位姿关系，判断所述混合标识板是否处于其中一个视觉传感器的视觉区域内；
若是，则开启与所述视觉区域对应的视觉传感器，扫描所述混合标识板上的二维码，对所述二维码进行检测；
若否，则调整所述机器人的姿态，根据调整后的姿态重新判断所述混合标识板是否处于其中一个视觉传感器的视觉区域内。
进一步地，所述开启与所述视觉区域对应的视觉传感器，扫描所述混合标识板上的二维码，对所述二维码进行检测包括：
开启视觉传感器同时启动与所述视觉传感器对应的控制器，通过二维码识别定位算法进行二维码识别定位，之后关闭所述控制器及视觉传感器。
进一步地，所述通过二维码识别定位算法进行机器人位置修正包括：
根据相机成像原理中的多点匹配原理，将所述二维码信息中的图形特征信息、尺寸信息映射到所述导航系统中的世界坐标系下，得到所述二维码的单应性矩阵；
根据所述二维码单应性矩阵，确定所述机器人与所述二维码在所述导航系统中的相对位置；
所述机器人根据所述相对位置进行位置修正。
在本公开的第二方面，提出了一种基于反光板的二维码定位控制系统，包括：
检测模块，用于利用激光传感器对混合标识板上的反光板进行检测；
修正模块，用于开启视觉传感器对所述混合标识板上的二维码进行检测，通过二维码识别定位算法进行机器人位置修正。
在本公开的第三方面，提出了一种设备，包括：
一个或多个处理器；
存储装置，用于存储一个或多个程序；
当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现如根据本公开的上述方法。
在本公开的第四方面，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述程序被处理器执行时实现如根据本公开的上述方法。
本申请实施例提供的一种基于反光板的二维码定位控制方法，利用激光传感器对混合标识板上的反光板进行检测；若检测到反光板，则判断所述反光板是否位于规定区域；若所述反光板位于规定区域，则开启视觉传感器对所述混合标识板上的二维码进行检测，通过二维码识别定位算法进行机器人位置修正。实现了机器人在环境中的位姿纠正，保证了机器人在低性能控制器下高效应用。同时，降低了对控制器的占用。
应当理解，发明内容部分中所描述的内容并非旨在限定本公开的实施例的关键或重要特征，亦非用于限制本公开的范围。本公开的其它特征将通过以下的描述变得容易理解。
附图说明
结合附图并参考以下详细说明，本公开各实施例的上述和其他特征、优点及方面将变得更加明显。在附图中，相同或相似的附图标记表示相同或相似的元素，其中：
图1是根据本申请的一种基于反光板的二维码定位控制方法的一个实施例的流程图；
图2是用来实现本申请实施例的混合标识板的结果示意图；
图3是用来实现本申请实施例的终端设备或服务器的计算机系统的结构示意图。
具体实施方式
为使本公开实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本公开实施例中的附图，对本公开实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本公开一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本公开中的实施例，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全部其他实施例，都属于本公开保护的范围。
另外，本文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
如图1所示，是本申请实施例一种基于反光板的二维码定位控制方法的流程图。从图1中可以看出，本实施例的基于反光板的二维码定位控制方法，包括以下步骤：
S110，利用激光传感器对混合标识板上的反光板进行检测。
其中，所述混合标识板如图2所示，由上下两层组成。上层为反光板，下层由两个平行并列的两个不同的二维码组成。
可选地，所述混合标识板预先布置在机器人导航容易丢失的位置和/或需要高精度定位的环境中。
可选地，所述反光板的信息包括反光板长度信息；
所述二维码的信息包括图形特征信息和图像尺寸信息。
所述反光板的信息、二维码的信息和所述混合标识板的位置信息预先在机器人内置导航系统中进行标记。
可选地，通过实时定位与构图(SLAM)技术，实现所述二维码在实际地图上准确标注，对该二维码在地图上的准确位置进行保存。
可选地，所述机器人上配置有激光传感器、多个视觉传感器和与所述多个视觉传感器相对应的控制器。通常所述视觉传感器的数量与所述控制器的数量相同。
可选地，所述激光传感器中包含有可以旋转的发射装置，发射装置每旋转一定的角度后发出激光光束，发射出的激光光束遇到物体后会反射回来，该反射回来的光线通过光学接收系统来进行接收，从而可以测量出激光扫描器到物体的距离。
可选地，当机器人进行工作时(室内等小型场景)，通常是利用激光里程计进行定位，确定当前位置，但是当机器人出现打滑等操作失误时，里程计会持续记录。即，当前位置与预计位置出现偏差。因此，为了保证当前位置与预计位置的一致性，需要定期的对机器人当前的位置进行修正。
可选地，本实施例采用所述混合标板对机器人当前的位置进行修正。即，先通过反光板确定机器人当前在内置导航中的位置，然后通过二维码对机器人当前的位置进行进一步修正，得到更加精确的位置信息。
可选地，当机器人需要进行定位时，通过所述激光传感器发射激光，并接收反射激光，判断所述反射激光是否由反光板反射，即，筛选反光板信号。此时，所述多个视觉传感器均为关闭状态。
可选地，每一块反光板(反光物体)的反光强度是不同的，可根据接收到的反射激光的强度筛选反光板信号。即，通过反光强度删除不符合要求的反射激光。
可选地，在实际应用场景中，可能存在与设置的放光板反光强度相同或相近的反光物体。因此，需进一步对所述反射激光的长度进行判断，用以确定所述反射激光是否由所述反光板反射发出。
具体地，根据接收到的所述反射激光，确定反射激光的长度。将所述反射激光的长度和预先在机器人内置导航系统中进行标记的反光板的长度进行比对，判断所述反射激光的长度与预先在机器人内置导航系统中进行标记的反光板的长度差是否在预设的冗余范围内，若是，则确定所述放射激光由反光板反射发出，同时根据所述方光板在所述内置导航系统中标记的位置信息确定所述反光板在所述内置导航系统中的具体位置。即，确定所述机器人当前在所述导航系统中的具体位置。
可选地，所述冗余范围以预先在机器人内置导航系统中进行标记的反光板的长度为基准，根据实际的应用场景进行预先设置。
S120，若检测到反光板，则开启视觉传感器对所述混合标识板上的二维码进行检测，通过二维码识别定位算法进行机器人位置修正。
确定所述反光板(混合标识板)在所述内置导航系统中的位置后，通过所述激光传感器接收的反射激光，判断所述机器人和所述反光板之间的距离是否处于预设距离范围内，例如2米，若是则根据所述激光传感器发出的激光和接收的反射激光，实时计算所述机器人与所述反光板的位姿关系，即，实时计算所述反光板与所述多个视觉传感器之间的位姿关系，根据所述位姿关系判断所述混合标识板是否处于其中一个视觉传感器的视觉区域内，若是，则开启与所述视觉区域对应的视觉传感器和控制器，通过所述视觉传感器扫描所述混合标识板上的二维码，对所述二维码进行检测；若否，则调整所述机器人的姿态，根据调整后的姿态重新判断所述混合标识板是否处于其中一个视觉传感器的视觉区域内。
可选地，为了使后续步骤中的位置调整更加精准，通常以所述反光板的中心位置计算与所述机器人之间的位姿关系。所述中心位置，可根据获取的反光板长度确定。
可选地，由于机器人导航过程中位置有时会发生偏大，因此，所述视角区域可以略微放大一些。例如，原视觉区域为30°角范围内区域，可以略微放大到32°角范围区域，具体变动可根据实际应用场景进行设定。
可选地，确定所述混合标识板所在的视觉区域后，开启与所述视觉区域对应的视觉传感器，扫描所述混合标识板上的二维码，对所述二维码进行检测。
具体地，开启视觉传感器同时启动与所述视觉传感器对应的控制器，通过二维码识别定位算法进行二维码识别定位，之后(完成位置修正后)关闭所述控制器及视觉传感器。
可选地，所述二维码识别定位算法包括：
通过所述视觉传感器获取所述二维码的信息后，根据相机成像原理中的多点匹配原理，将所述二维码的图形特征信息、尺寸信息映射到所述导航系统中的世界坐标系下，获取所述二维码的单应性矩阵。通过所述二维码的单应性矩阵确定所述机器人与所述二维码在所述导航系统中的相对位置。
可选地，根据所述相对位置通过所述控制器对机器人当前的位置进行修正。
需要说明的是，因为环境因素和/或设备自身因素导致机器人(激光传感器)不能正常发射和/或接收反射激光时，可适时开启视觉传感器对周围环境中的混合标识板进行扫描，确定当前的位置。
例如，机器人利用激光传感器进行定位时，在规定时间内未接收到反射激光，则开启视觉传感器对周围环境进行扫描(混合标识板)，确定当前位置。
所述规定时间根据实际应用场景进行设定，例如3秒。
本实施例的一种基于反光板的二维码定位控制方法，基于二维码在地图的位置信息，制定二维码识别算法开启与闭合策略，控制视觉传感器对二维码的识别与定位，进而辅助机器人位置纠正。可以在需要的时候开启二维码识别定位算法，不需要的时候则处于关闭状态，降低对CPU的使用，实现多传感器在低性能控制器下对二维码的识别与定位，进而辅助机器人位置纠正，降低了机器人在复杂环境下位置易丢和定位精度不高的情况。
实现了机器人在环境中的位姿纠正，保证了机器人在低性能控制器下高效应用。同时，降低了对控制器的占用。
本申请实施例还提出了一种基于反光板的二维码定位控制系统，包括：
检测模块，用于利用激光传感器对混合标识板上的反光板进行检测；
修正模块，用于开启视觉传感器对所述混合标识板上的二维码进行检测，通过二维码识别定位算法进行机器人位置修正。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，所述描述的系统的具体工作过程，可以参考前述一种基于反光板的二维码定位控制方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
本申请实施例还提出了一种设备，包括：
一个或多个处理器；
存储装置，用于存储一个或多个程序；
当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现上述的一种基于反光板的二维码定位控制方法。
此外，本申请实施例还提出了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现上述的一种基于反光板的二维码定位控制方法。
下面参考图3，其示出了适于用来实现本申请实施例的终端设备或服务器的计算机系统的结构示意图。图3示出的终端设备仅仅是一个示例，不应对本申请实施例的功能和使用范围带来任何限制。
如图3所示，计算机系统包括中央处理单元(CPU)301，其可以基于存储在只读存储器(ROM)302中的程序或者从存储部分308加载到随机访问存储器(RAM)303中的程序而执行各种适当的动作和处理。在RAM 303中，还存储有系统操作所需的各种程序和数据。CPU301、ROM 302以及RAM 303通过总线304彼此相连。输入/输出(I/O)接口305也连接至总线304。
以下部件连接至I/O接口305：包括键盘、鼠标等的输入部分306；包括诸如阴极射线管(CRT)、液晶显示器(LCD)等以及扬声器等的输出部分307；包括硬盘等的存储部分308；以及包括诸如LAN卡、调制解调器等的网络接口卡的通信部分309。通信部分309经由诸如因特网的网络执行通信处理。驱动器310也基于需要连接至I/O接口305。可拆卸介质311，诸如磁盘、光盘、磁光盘、半导体存储器等等，基于需要安装在驱动器310上，以便于从其上读出的计算机程序基于需要被安装入存储部分308。
特别地，基于本公开的实施例，上文参考流程图描述的过程可以被实现为计算机软件程序。例如，本公开的实施例包括一种计算机程序产品，其包括承载在计算机可读介质上的计算机程序，所述计算机程序包含用于执行流程图所示的方法的程序代码。在这样的实施例中，该计算机程序可以通过通信部分309从网络上被下载和安装，和/或从可拆卸介质311被安装。在该计算机程序被中央处理单元(CPU)301执行时，执行本申请的方法中限定的上述功能。
需要说明的是，本申请所述的计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或者计算机可读存储介质或者是上述两者的任意组合。计算机可读存储介质可以是——但不限于——电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子可以包括但不限于：具有一个或多个导线的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机访问存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、光纤、便携式紧凑磁盘只读存储器(CD-ROM)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。在本申请中，计算机可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。而在本申请中，计算机可读的信号介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号，其中承载了计算机可读的程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式，包括但不限于电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。计算机可读的信号介质还可以是计算机可读存储介质以外的任何计算机可读介质，该计算机可读介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。计算机可读介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输，包括但不限于：无线、电线、光缆、RF等等，或者上述的任意合适的组合。
附图中的流程图和框图，图示了按照本申请各种实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个单元、程序段、或代码的一部分，所述单元、程序段、或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个接连地表示的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或操作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。
描述于本申请实施例中所涉及到的单元可以通过软件的方式实现，也可以通过硬件的方式来实现。所描述的单元也可以设置在处理器中，例如，可以描述为：一种处理器包括信息测量单元、行驶轨迹确定单元、映射关系确定单元和驾驶策略生成单元。其中，这些单元的名称在某种情况下并不构成对该单元本身的限定，例如，信息测量单元还可以被描述为“测量本车的状态信息以及周围场景信息的单元”。
作为另一方面，本申请还提供了一种非易失性计算机存储介质，该非易失性计算机存储介质可以是上述实施例中所述装置中所包含的非易失性计算机存储介质；也可以是单独存在，未装配入终端中的非易失性计算机存储介质。上述非易失性计算机存储介质存储有一个或者多个程序，当所述一个或者多个程序被一个设备执行时，使得所述设备：利用激光传感器对混合标识板上的反光板进行检测；若检测到反光板，则判断所述反光板是否位于规定区域；若所述反光板位于规定区域，则开启视觉传感器对所述混合标识板上的二维码进行检测，通过二维码识别定位算法进行机器人位置修正。
以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离上述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。
Claims (10)
1.一种基于反光板的二维码定位控制方法，其特征在于，包括：
利用激光传感器对混合标识板上的反光板进行检测；
若检测到反光板，则开启视觉传感器对所述混合标识板上的二维码进行检测，通过二维码识别定位算法进行机器人位置修正；
其中，所述混合标识板由上下两层结构组成，上层为反光板，下层为二个二维码组成。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
所述反光板的信息包括反光板长度信息；
所述二维码的信息包括图形特征信息和图像尺寸信息；
述反光板的信息、二维码的信息和所述混合标识板的位置信息预先在机器人内置导航系统中进行标记。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述利用激光传感器对混合标识板上的反光板进行检测包括：
通过所述激光传感器发射激光并接收反射激光；
对所述反射激光进行分析，判断所述反射激光是否为由所述反光板反射。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述对所述反射激光进行分析，判断所述反射激光是否为由所述反光板反射包括：
所述对所述反射激光进行分析，确定所述反射激光的长度；
将所述反射激光的长度和预存的反光板的信息进行匹配，判断匹配结果是否处于预设的冗余范围内；
若是，则所述反射激光由所述反光板反射。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述若检测到反光板，则开启视觉传感器对所述混合标识板上的二维码进行检测包括：
所述若检测到反光板，则根据所述反射激光判断机器人和所述反光板的距离是否处于预设范围内；
若是，则根据所述反光板在所述机器人内置导航系统中的标记位置，实时计算反光板与安装在所述机器人上的多个视觉传感器的位姿关系；
根据所述位姿关系，判断所述混合标识板是否处于其中一个视觉传感器的视觉区域内；
若是，则开启与所述视觉区域对应的视觉传感器，扫描所述混合标识板上的二维码，对所述二维码进行检测；
若否，则调整所述机器人的姿态，根据调整后的姿态重新判断所述混合标识板是否处于其中一个视觉传感器的视觉区域内。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述开启与所述视觉区域对应的视觉传感器，扫描所述混合标识板上的二维码，对所述二维码进行检测包括：
开启视觉传感器同时启动与所述视觉传感器对应的控制器，通过二维码识别定位算法进行二维码识别定位，之后关闭所述控制器及视觉传感器。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述通过二维码识别定位算法进行机器人位置修正包括：
根据相机成像原理中的多点匹配原理，将所述二维码信息中的图形特征信息、尺寸信息映射到所述导航系统中的世界坐标系下，得到所述二维码的单应性矩阵；
根据所述二维码单应性矩阵，确定所述机器人与所述二维码在所述导航系统中的相对位置；
所述机器人根据所述相对位置进行位置修正。
8.一种基于反光板的二维码定位控制系统，其特征在于，包括：
检测模块，用于利用激光传感器对混合标识板上的反光板进行检测；
修正模块，用于开启视觉传感器对所述混合标识板上的二维码进行检测，通过二维码识别定位算法进行机器人位置修正。
9.一种设备，其特征在于，包括：
一个或多个处理器；
存储装置，用于存储一个或多个程序；
当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现如权利要求1～7中任一项所述的方法。
10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述程序被处理器执行时实现如权利要求1～7中任一项所述的方法。
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