CN112684792A - 二维码阵列标签检测方法及存储装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种二维码阵列标签检测方法，包括以下步骤：AGV拍摄二维码阵列标签图像；选取二维码阵列标签图像中的两个二维码，并对两个二维码进行运算；得出偏差线D；根据两个二维码的编号数据，以及设定的二维码阵列标签的布局规律，得出偏差线D相对于二维码阵列标签的坐标系的相对位姿关系；计算偏差线D相对AGV坐标系的相对位姿关系；计算二维码阵列标签图像相对AGV的位姿关系。与现有技术相比，本发明的一种二维码阵列标签检测方法，根据二维码阵列标签中的两个二维码得出偏差线D以供AGV判定二维码阵列标签与其的相对关系。

Description

二维码阵列标签检测方法及存储装置

技术领域

本发明涉及AGV导航技术领域，尤其是指一种二维码阵列标签检测方法及存储装置。

背景技术

现有的AGV的导航方法包括磁导轨、激光导航、视觉导航等，其中包括基于视觉检测的二维码阵列标签导航，通过在二维码阵列标签(大小为80mmx80mm)上设置包含有位姿数据的多个二维码(相邻的二维码之间位姿数据不相同，但相关联)，将二维码阵列标签粘附到平面上，在AGV行驶过程中，AGV视觉传感器通过捕捉二维码阵列标签的图像，然后选取其上任意二维码，然后AGV对二维码进行解码和定位，计算得出该单元与传感器之间的相对位姿关系，以该二维码作为基准并作出相应的位姿调整，上述导航方法的优势在于当其中某个二维码污损时，AGV依然可以通过检测其他二维码进行解码和定位，但二维码阵列标签导航同时存在明显的不足：由于单个二维码的尺寸过小，导致AGV视觉传感器拍摄出来的单个二维码的图像的像素过低，清晰度不高，无法精准获取二维码相对AGV倾斜度和大小，导致AGV以该二维码为基准(二维码相对AGV的坐标系的XY坐标)调整移动角度时存在±2°的抖动，且由于AGV是在行驶过程中进行数据处理，在数据处理过程中会继续行驶，最终导致AGV与预设的移动轨迹存在数十毫米偏差。

为了克服上述问题，现有的AGV通过对二维码阵列标签上的多个二维码进行解码和定位，然后排除异常值和求取平均值等运算获取对应二维码相对AGV的位姿关系，但这种方法的运算量大，运算时间长，降低AGV的运行效率，另外，该方法无法克服由于平面凹凸不平，导致二维码阵列标签中的某个二维码发生扭曲变形，AGV视觉传感器拍摄出来的单个二维码的图像的的边长长度与实际边长长度之间存在误差的问题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种二维码阵列标签检测方法，根据二维码阵列标签中的两个二维码得出偏差线D以供AGV判定二维码阵列标签与其的相对关系，供后续AGV调整移动轨迹。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

二维码阵列标签检测方法，包括以下步骤：

(1)AGV移动并检测到二维码阵列标签，AGV的视觉识别机构拍摄二维码阵列标签图像；

(2)AGV的定位系统选取二维码阵列标签图像中的两个二维码，并对两个二维码进行运算得出编号数据、位姿数据和二维码相对二维码阵列标签的位置信息；

(3)根据选取的两个二维码的位姿数据得出偏差线D；

(4)根据两个二维码的编号数据，以及设定的二维码阵列标签的布局规律，得出偏差线D相对于二维码阵列标签的坐标系的相对位姿关系；

(5)AGV的定位系统计算偏差线D相对AGV坐标系的相对位姿关系；

(6)AGV的定位系统根据偏差线D相对于二维码阵列标签的坐标系的相对位姿关系，以及偏差线D相对AGV坐标系的相对位姿关系，计算二维码阵列标签图像相对AGV的位姿关系。

与现有技术相比，本发明的一种二维码阵列标签检测方法，具有以下有益效果：

(1)本发明通过对二维码阵列标签中的两个二维码进行解码和定位(获得二维码相对AGV坐标系的坐标)，然后以两个二维码的连线(偏差线D)作为姿态方向参考，获得两个二维码的相对位姿关系，推算出二维码阵列标签的位姿，基于偏差线D，分别获取偏差线D相对于二维码阵列标签的坐标系的相对位姿关系、偏差线D相对AGV坐标系的相对位姿关系，进而得出二维码阵列标签相对AGV车体的姿态偏差值，巧妙地转换检测方式，有针对性地有效解决由于单个二维码因为尺寸过小，导致图像清晰度过低，无法精准获取二维码相对AGV倾斜度的问题，从而便于后续以该姿态偏差值进行AGV移动轨迹调整；

(2)本发明通只对选取的两个二维码进解码和定位，运算量少，运算时间短，从而能有效提高AGV的运行效率；

(3)本发明通过选取两个二维码进解码和定位，相当于对一组尺寸较大的图像进行解码和定位，从而减少单个二维码因为扭曲、变形等外因对AGV识别二维码阵列标签位置的干扰，从而提高检测精度和检测效率的稳定性。

优选的，步骤(2)中，选取的两个二维码不相邻。

当选取的两个二维码不相邻，两个二维码之间的距离较大，从而能降低偏差线D的换算的精度，使得最终得出的偏差线D精度更高。

优选的，步骤(2)中，其中一个二维码位于二维码阵列标签的顶角，另一个二维码靠近与前者不共顶角边线的二维码阵列标签的边线。

由于实际使用中，位于二维码阵列标签的顶角的二维码是最先被AGV解码和定位的单元，因此以该二维码作为基础，再选取一个尽可能远离该顶角二维码的另一个二维码(靠近与顶角二维码不共顶角边线的二维码阵列标签的边线)，能在获得高精度偏差线D的同时兼顾检测速度，减少AGV在分析二维码阵列标签的过程中继续行驶时与预设的移动轨迹的偏差。

优选的，步骤(2)中，位姿数据中包含二维码的编号信息和二维码相对二维码阵列标签的位置信息。

优选的，步骤(2)中，AGV的定位系统排除无法识别或边界受损的二维码后再对剩余二维码进行选取。

这种设置方式能确保选取的二维码的图像质量相对较高，提高计算偏差线D的精度。

优选的，步骤(3)中，得出所述偏差线D的方法：

(3.1)对二维码阵列标签图像上选取的两个二维码的图案进行标记；

(3.2)选取两个二维码的图案相同的位置进行连线而拟定出偏差线D。

由于二维码均为矩形，通过选取两个二维码的图案相同的位置进行连线，从而确保得出的偏差线D能真实反映两个二维码的位姿关系。

优选的，步骤(3.2)中，选取两个二维码的图案顶角位置进行连线而拟定出偏差线D。

由于拍摄出来的图像的像素有限，而二维码的图案顶角(黑色图案)与二维码阵列标签的底色(白色)的对比度最大，选取两个二维码的图案顶角位置进行连线而拟定出偏差线D，能得出高精度的偏差线D。

本发明的另一目的是提供一种存储装置，该存储装置存储有上述二维码阵列标签检测方法的运行指令，所述指令适用于计算机的处理器加载并执行以下操作：

(A1)AGV的定位系统加载指令，选取拍摄的二维码阵列标签图像中的两个二维码，并对两个二维码进行运算得出编号数据、位姿数据和二维码相对二维码阵列标签的位置信息；

(A2)根据选取的两个二维码的位姿数据得出偏差线D；

(A3)根据两个二维码的编号数据，以及设定的二维码阵列标签的布局规律，得出偏差线D相对于二维码阵列标签的坐标系的相对位姿关系；

(A4)AGV的定位系统计算偏差线D相对AGV坐标系的相对位姿关系；

(A5)AGV的定位系统根据偏差线D相对于二维码阵列标签的坐标系的相对位姿关系，以及偏差线D相对AGV坐标系的相对位姿关系，计算二维码阵列标签图像相对AGV的位姿关系；

(A6)AGV的定位系统以二维码阵列标签图像相对AGV的位姿关系调整位姿。

与现有技术相比，本发明的一种存储装置，其存储的二维码阵列标签检测方法的运行指令适用于计算机的处理器加载并执行，从而便于二维码阵列标签检测方法的推广和使用。

附图说明

图1是AGV向二维码阵列标签移动的示意图；

图2是二维码阵列标签的示意图；

图3是标注了边线的二维码阵列标签的示意图；

图4是AGV的拍摄的畸变的二维码阵列标签的图像；

图5是偏差线D的示意图；

图6是AGV计算出的二维码阵列标签的位置图。

具体实施方式

以下结合附图说明本发明的实施方式：

实施例一

参见图1至图6，本实施例的二维码阵列标签检测方法，包括以下步骤：

(1)AGV移动并检测到二维码阵列标签，AGV的视觉识别机构拍摄二维码阵列标签图像；

(2)AGV的定位系统选取二维码阵列标签图像中的两个二维码，并对两个二维码进行运算得出编号数据、位姿数据和二维码相对二维码阵列标签的位置信息；

(3)根据选取的两个二维码的位姿数据得出偏差线D；

(4)根据两个二维码的编号数据，以及设定的二维码阵列标签的布局规律，得出偏差线D相对于二维码阵列标签的坐标系的相对位姿关系；

(5)AGV的定位系统计算偏差线D相对AGV坐标系的相对位姿关系；

(6)AGV的定位系统根据偏差线D相对于二维码阵列标签的坐标系的相对位姿关系，以及偏差线D相对AGV坐标系的相对位姿关系，计算二维码阵列标签图像相对AGV的位姿关系。

AGV坐标系的X轴方向从AGV尾端指向AGV首端，Y轴方向从AGV右侧指向AGV左侧，坐标系的原点位于AGV首端的中点。

在AGV移动前，需要将二维码阵列标签布置在AGV行驶路线上，且需要向AGV录入二维码阵列标签内的多个不同的二维码编号及相互布局关系，这种设置方式能避免AGV把二维码阵列标签内相似布局关系的二维码混淆在一起，从而确保得出准确的二维码阵列标签与AGV的相对位姿关系。

步骤(2)中，选取的两个二维码不相邻。

当选取的两个二维码不相邻，两个二维码之间的距离较大，从而能降低偏差线D的换算的精度，使得最终得出的偏差线D精度更高。

步骤(2)中，其中一个二维码位于二维码阵列标签的顶角，另一个二维码靠近与前者不共顶角边线的二维码阵列标签的边线。

参见图3，以顶角二维码011为例，二维码01的顶角边线分别为边线a和边线b，设相对边线a设置的边线为边线c，相对边线b设置的边线为边线d，则边线c和边线d为与顶角二维码01不共顶角边线的二维码阵列标签的边线。

由于实际使用中，位于二维码阵列标签的顶角的二维码是最先被AGV解码和定位的单元，因此以该二维码作为基础，再选取一个尽可能远离该顶角二维码的另一个二维码(靠近与顶角二维码不共顶角边线的二维码阵列标签的边线)，能在获得高精度偏差线D的同时兼顾检测速度，减少AGV在分析二维码阵列标签的过程中继续行驶时与预设的移动轨迹的偏差。

步骤(2)中，对两个二维码的运算包括进行解码得出编号数据和二维码相对二维码阵列标签的位置信息，以及进行定位得出位姿数据。

步骤(2)中，位姿数据中包含二维码的编号信息和二维码相对二维码阵列标签的位置信息。

步骤(2)中，AGV的定位系统排除无法识别或边界受损的二维码后再对剩余二维码进行选取。

这种设置方式能确保选取的二维码的图像质量相对较高，提高计算偏差线D的精度。

若排除无法识别或边界受损的二维码后没有剩余二维码供应选取，则AGV停止移动并报错。

步骤(3)中，得出所述偏差线D的方法：

(3.1)对二维码阵列标签图像上选取的两个二维码的图案进行标记；

(3.2)选取两个二维码的图案相同的位置进行连线而拟定出偏差线D。

由于二维码均为矩形，通过选取两个二维码的图案相同的位置进行连线，从而确保得出的偏差线D能真实反映两个二维码的位姿关系。

步骤(3.2)中，选取两个二维码的图案顶角位置进行连线而拟定出偏差线D。

由于拍摄出来的图像的像素有限，而二维码的图案顶角(黑色图案)与二维码阵列标签的底色(白色)的对比度最大，选取两个二维码的图案顶角位置进行连线而拟定出偏差线D，能得出高精度的偏差线D。

本发明的工作原理：AGV拍摄二维码阵列标签后获得16个二维码的图像，AGV对其中的两个二维码定位和解码(确定二维码在整个标签中的位姿，且后续需根据该信息确定偏差线D在整个标签中的位姿)，获得二维码上储存的信息，在得出偏差线D后，通过结合算法(二维码阵列标签内相邻的二维码之间的编号数据符合设定的二维码布局规律，其中涉及的二维码布局规律计算方式为现有技术)，即可反推获知与选取的二维码相邻的二维码的位置(相邻的多个二维码相当于形成一个大尺寸的图像)，进而获得二维码阵列标签相对AGV坐标系上的位置，从而计算出偏差线D相对于二维码阵列标签的坐标系的相对位姿关系，再计算出偏差线D相对AGV坐标系的相对位姿关系，即可基于偏差线D获得二维码阵列标签相对AGV的偏差值，AGV的定位系统根据该偏差值修正移动轨迹。例如，偏差线D相对二维码阵列标签坐标系的x轴顺时针旋转30°，偏差线D相对AGV坐标系的x轴顺时针旋转20°，则二维码阵列标签相对AGV坐标系的x轴逆时针旋转10°.本发明涉及的算法属于常规技术的应用，并非本发明的主要发明点，此处不详细叙述。

与现有技术相比，本发明的一种二维码阵列标签检测方法，具有以下有益效果：

(1)本发明通过对二维码阵列标签中的两个二维码进行解码和定位(获得二维码相对AGV坐标系的坐标)，然后以两个二维码的连线(偏差线D)作为姿态方向参考，获得两个二维码的相对位姿关系，推算出二维码阵列标签的位姿，基于偏差线D，分别获取偏差线D相对于二维码阵列标签的坐标系的相对位姿关系、偏差线D相对AGV坐标系的相对位姿关系，进而得出二维码阵列标签相对AGV车体的姿态偏差值，巧妙地转换检测方式，有针对性地有效解决由于单个二维码因为尺寸过小，导致图像清晰度过低，无法精准获取二维码相对AGV倾斜度的问题，从而便于后续以该姿态偏差值进行AGV移动轨迹调整；

(2)本发明通只对选取的两个二维码进解码和定位，运算量少，运算时间短，从而能有效提高AGV的运行效率；

(3)本发明通过选取两个二维码进解码和定位，相当于对一组尺寸较大的图像进行解码和定位，从而减少单个二维码因为扭曲、变形等外因对AGV识别二维码阵列标签位置的干扰，从而提高检测精度和检测效率的稳定性。

实施例二

本发明的另一目的是提供一种存储装置，该存储装置存储有上述二维码阵列标签检测方法的运行指令，所述指令适用于计算机的处理器加载并执行以下操作：

(A1)AGV的定位系统加载指令，选取拍摄的二维码阵列标签图像中的两个二维码，并对两个二维码进行运算得出编号数据、位姿数据和二维码相对二维码阵列标签的位置信息；

(A2)根据选取的两个二维码的位姿数据得出偏差线D；

(A3)根据两个二维码的编号数据，以及设定的二维码阵列标签的布局规律，得出偏差线D相对于二维码阵列标签的坐标系的相对位姿关系；

(A4)AGV的定位系统计算偏差线D相对AGV坐标系的相对位姿关系；

(A5)AGV的定位系统根据偏差线D相对于二维码阵列标签的坐标系的相对位姿关系，以及偏差线D相对AGV坐标系的相对位姿关系，计算二维码阵列标签图像相对AGV的位姿关系；

(A6)AGV的定位系统以二维码阵列标签图像相对AGV的位姿关系调整位姿。

本发明中的主要发明点是提高检测二维码阵列标签相对AGV的位置的精度，而以二维码阵列标签图像相对AGV的位姿关系调整位姿属于现有技术的应用，本处不作详细描述。

与现有技术相比，本发明的一种存储装置，其存储的二维码阵列标签检测方法的运行指令适用于计算机的处理器加载并执行，从而便于二维码阵列标签检测方法的推广和使用。

根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行变更和修改。因此，本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对本发明的一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。

Claims (7)

1.二维码阵列标签检测方法，包括以下步骤：

(1)AGV移动并检测到二维码阵列标签，AGV的视觉识别机构拍摄二维码阵列标签图像；

(2)AGV的定位系统选取二维码阵列标签图像中的两个二维码，并对两个二维码进行运算得出编号数据、位姿数据和二维码相对二维码阵列标签的位置信息；

(3)根据选取的两个二维码的位姿数据得出偏差线D；

(4)根据两个二维码的编号数据，以及设定的二维码阵列标签的布局规律，得出偏差线D相对于二维码阵列标签的坐标系的相对位姿关系；

(5)AGV的定位系统计算偏差线D相对AGV坐标系的相对位姿关系；

(6)AGV的定位系统根据偏差线D相对于二维码阵列标签的坐标系的相对位姿关系，以及偏差线D相对AGV坐标系的相对位姿关系，计算二维码阵列标签图像相对AGV的位姿关系。

2.根据权利要求1所述的二维码阵列标签检测方法，其特征在于，步骤(2)中，选取的两个二维码不相邻。

3.根据权利要求1至2任一项所述的二维码阵列标签检测方法，其特征在于，步骤(2)中，其中一个二维码位于二维码阵列标签的顶角，另一个二维码靠近与前者不共顶角边线的二维码阵列标签的边线。

4.根据权利要求1所述的二维码阵列标签检测方法，其特征在于，步骤(2)中，AGV的定位系统排除无法识别或边界受损的二维码后再对剩余二维码进行选取。

5.根据权利要求1所述的二维码阵列标签检测方法，其特征在于，步骤(3)中，得出所述偏差线D的方法：

(3.1)对二维码阵列标签图像上选取的两个二维码的图案进行标记；

(3.2)选取两个二维码的图案相同的位置进行连线而拟定出偏差线D。

6.根据权利要求5所述的二维码阵列标签检测方法，其特征在于，步骤(3.2)中，选取两个二维码的图案顶角位置进行连线而拟定出偏差线D。

7.存储装置，该存储装置存储有权利要求1至6任一项所述的二维码阵列标签检测方法的运行指令，其特征在于，所述指令适用于计算机的处理器加载并执行以下操作：

(A1)AGV的定位系统加载指令，选取拍摄的二维码阵列标签图像中的两个二维码，并对两个二维码进行运算得出编号数据、位姿数据和二维码相对二维码阵列标签的位置信息；

(A2)根据选取的两个二维码的位姿数据得出偏差线D；

(A3)根据两个二维码的编号数据，以及设定的二维码阵列标签的布局规律，得出偏差线D相对于二维码阵列标签的坐标系的相对位姿关系；

(A4)AGV的定位系统计算偏差线D相对AGV坐标系的相对位姿关系；

(A5)AGV的定位系统根据偏差线D相对于二维码阵列标签的坐标系的相对位姿关系，以及偏差线D相对AGV坐标系的相对位姿关系，计算二维码阵列标签图像相对AGV的位姿关系；

(A6)AGV的定位系统以二维码阵列标签图像相对AGV的位姿关系调整位姿。

Images