CN114545017A - 基于光流和加速度计的速度融合方法、装置和计算机设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了基于光流和加速度计的速度融合方法，该方法包括：在清洁机器人运行的过程当中，连续通过加速度计和光流检测清洁机器人的速度，并通过加速度计获取加速度计速度，通过光流获取光流速度；根据时间上相互对应的加速度计速度和光流速度确定瞬时误差；在设定时间段内获取加速度计速度和光流速度之间的累计误差；根据累计误差和瞬时误差确定偏移速度，偏移速度是在累计误差开始累加以来加速度计速度与清洁机器人目标速度之间所产生的速度差；根据偏移速度调整加速度计速度。本方案消除了光流数据瞬时误差的数据波动，通过计算偏移速度确定加速度计速度与目标速度的差距，以降低上述数据波动造成的影响，更准确的调整加速度计速度的值。
Description
技术领域
本申请涉及速度加技术领域，尤其涉及基于光流和加速度计的速度融合方法、装置和计算机设备。
背景技术
清洁机器人在运行过程当中需要记录自身的速度信息，以实现导航的过程当中，对行进的控制，在现有的方案当中，清洁机器人通常通过加速度计计算行进的速度和距离，而在环境因素的影响之下，加速度计会出现计数上的偏差，上述偏差还会随着时间累加，因此需要对加速度计所产生的速度值进行修正，以保证清洁机器人的速度信息能够被正确反应；光流是获取清洁机器人速度的另一种形式，通过获取一个方向上的连续图像，观察图像当中的事物在像素之间运动的速度，并且将单位时间内移动的像素数，转化成移动的距离从而得到被测物体实际的运行速度，清洁机器人工作的场景是复杂的，在长距离运行的过程当中，摄取的图像无法保证永远处于一个平面上，也就无法保证像素与距离之间能够做到完全准确的对应，从而在清洁机器人运行速度的获取上出现偏差。
发明内容
本申请实施例的目的在于提出一种能够在清洁机器人运行过程当中进行数据融合的方法，以提升清洁机器人运行过程当中速度获取的精度。
为了解决上述技术问题，本申请实施例提供基于光流和加速度计的速度融合方法，采用了如下所述的技术方案：
基于光流和加速度计的速度融合方法，该方法包括：
在清洁机器人运行的过程当中，连续通过加速度计和光流检测清洁机器人的速度，并通过加速度计获取加速度计速度，通过光流获取光流速度；
根据时间上相互对应的所述加速度计速度和光流速度确定瞬时误差；
在设定时间段内获取加速度计速度和光流速度之间的累计误差；
根据所述累计误差和所述瞬时误差确定偏移速度，所述偏移速度是清洁机器人在所述设定时间段内产生的加速度计速度与清洁机器人目标速度之间所产生的速度差；
根据所述偏移速度调整所述加速度计速度。
进一步的，所述步骤在设定时间段内获取加速度计速度和光流速度之间的累计误差，具体通过在设定时间内通过对所述瞬时误差积分获得。
进一步的，在所述对瞬时误差积分过程中，具体是通过第一系数消除瞬时误差在积分过程中会造成的稳态误差之后，对所述累计误差进行累加，具体基于以下公式：
Vel_S+＝ki*Vel_E*time
其中Vel_S为设定时间段内的累计误差，ki为第一系数，Vel_E为瞬时误差，time为设定的时间段。
进一步的，所述步骤根据所述累计误差和所述瞬时误差确定偏移速度，具体包括：
通过第二系数调整所述瞬时误差，以调整偏移速度对瞬时误差的响应快慢；
对调整权重的所述瞬时误差叠加所述累计误差，以获取所述加速度计速度在设定时间内的误差变化速率；
根据所述误差变化速率和设定时间段计算偏移速度；
所述根据所述偏移速度调整所述加速度计速度具体基于以下公式：
acc_V+＝(kp*Vel_E+Vel_S)*time
其中，acc_V为加速度计速度，kp为第二系数，Vel_E为瞬时误差，Vel_S为设定时间段内的累计误差，time为设定的时间段。
进一步的，所述加速度计速度的获取方法，具体包括：
连续获取加速度计上加载的压力，所述压力为矢量；
将所述压力投影在清洁机器人所在的坐标系当中，并且投影在清洁机器人在坐标系中的前进方向上；
对投影的所述压力积分，以获取所述加速度计速度，所述加速度计速度为瞬时标量。
进一步的，所述光流速度的获取方法，具体包括：
连续获取图像数据，根据连续获取的图像数据确定单位时间内清洁机器人的移动距离；
对所述移动距离微分，以获取所述光流速度，所述光流速度是单位时间内清洁机器人的平均速度。
为了解决上述技术问题，本申请实施例还提供一种基于光流和加速度计的速度融合装置，采用了如下所述的技术方案：
一种基于光流和加速度计的速度融合装置，该装置包括：
瞬时速度获取模块，用于在清洁机器人运行的过程当中，连续通过加速度计和光流检测清洁机器人的速度，并通过加速度计获取加速度计速度和光流速度；
瞬时误差获取模块，用于根据时间上相互对应的所述加速度计速度和光流速度确定瞬时误差；
累计误差获取模块，用于在设定时间段内获取加速度计速度和光流速度之间的累计误差；
偏移速度获取模块，用于根据所述累计误差和所述瞬时误差确定偏移速度，所述偏移速度是清洁机器人在所述设定时间段内产生的加速度计速度与清洁机器人目标速度之间所产生的速度差；
加速度计调整模块，用于根据所述偏移速度调整所述加速度计速度。
进一步的，所述偏移速度获取模块，具体包括：
瞬时误差调整子模块，用于通过第二系数调整所述瞬时误差，以调整偏移速度对瞬时误差的响应快慢；
变化速率确定子模块，用于对调整权重的所述瞬时误差叠加所述累计误差，以获取所述加速度计速度在设定时间内的误差变化速率；
偏移速度计算子模块，用于根据所述误差变化速率和设定时间段计算偏移速度；
所述根据所述偏移速度调整所述加速度计速度具体基于以下公式：
acc_V+＝(kp*Vel_E+Vel_S)*time
其中，acc_V为加速度计速度，kp为第二系数，Vel_E为瞬时误差，Vel_S为设定时间段内的累计误差，time为设定的时间段。
为了解决上述技术问题，本申请实施例还提供一种计算机设备，采用了如下所述的技术方案：
一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器中存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上所述的基于光流和加速度计的速度融合方法的步骤。
为了解决上述技术问题，本申请实施例还提供一种计算机可读存储介质，采用了如下所述的技术方案：
一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上所述的基于光流和加速度计的速度融合方法的步骤。
与现有技术相比，本发明主要有以下有益效果：通过连续获取的加速度计速度和光流速度，计算二者之间的瞬时误差。
还计算一段时间内，加速度计速度和光流速度产生的累计误差。
之后结合瞬时误差和累计误差确定瞬时误差所对应的时间点，加速度计相对于目标速度的偏移速度，并且根据上述偏移速度对加速度计进行偏移以调整加速度计的数值。
本方案通过以加速度计获取的速度信息作为基础值，结合光流数据产生的速度信息，确定光流数据和加速度数据之间实时产生的瞬时误差，以及累计误差，将累计误差与瞬时误差结合计算清洁机器人在一段时间之内加速度计获取的速度与清洁机器人目标速度之间的偏移速度，并调整加速度计获取的速度信息。在消除了因为加速度计累加产生的误差的前提之下，还消除了光流数据因为图像场景不平整造成的瞬时误差的数据波动对偏移速度产生的影响，并通过计算得到的偏移速度作为对加速度计速度偏移的依据，以降低上述数据波动造成的影响，更准确的调整加速度计速度的值。
附图说明
为了更清楚地说明本申请中的方案，下面将对本申请实施例描述中所需要使用的附图作一个简单介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施例，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他的附图。
图1根据本申请的基于光流和加速度计的速度融合方法的一个实施例的流程图；
图2是图1中步骤S400的一种具体实施方式的流程图；
图3是图1中步骤S100中加速度计速度获取的一种具体实施方式的流程图；
图4是图1中步骤S100中光流速度获取的一种具体实施方式的流程图；
图5是根据本申请的基于光流和加速度计的速度融合方法装置的一个实施例的结构示意图；
图6是图5所示400模块一种具体实施方式的结构示意图；
图7是根据本申请的计算机设备的一个实施例的结构示意图。
具体实施方式
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同；本文中在申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请；本申请的说明书和权利要求书及上述附图说明中的术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。本申请的说明书和权利要求书或上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。
在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
继续参考图1，示出了根据本申请的基于光流和加速度计的速度融合方法的一个实施例的流程图。
基于光流和加速度计的速度融合方法，该方法包括：
步骤S100：在清洁机器人运行的过程当中，连续通过加速度计和光流检测清洁机器人的速度，并通过加速度计获取加速度计速度，通过光流获取光流速度；
步骤S200：根据时间上相互对应的所述加速度计速度和光流速度确定瞬时误差；
步骤S300：在设定时间段内获取加速度计速度和光流速度之间的累计误差；
步骤S400：根据所述累计误差和所述瞬时误差确定偏移速度，所述偏移速度是清洁机器人在所述设定时间段内产生的加速度计速度与清洁机器人目标速度之间所产生的速度差；
步骤S500：根据所述偏移速度调整所述加速度计速度。
具体的，通过连续获取的加速度计速度和光流速度，计算二者之间的瞬时误差。
还计算一段时间内，加速度计速度和光流速度产生的累计误差。
之后结合瞬时误差和累计误差确定瞬时误差所对应的时间点，加速度计相对于目标速度的偏移速度，并且根据上述偏移速度对加速度计进行偏移以调整加速度计的数值。
其中连续获取的加速度计速度和光流速度，反应的都是获取时的瞬时速度，通过加速度计获取的速度信息是连续的，持续积累累计误差，选用加速度计获取的速度信息即加速度计速度，来反应清洁机器人的运行速度，随着时间的推移会产生误差，应将加速度计速度作为基础值，并对加速度计速度进行调整，以精确的体现清洁机器人的运行速度。光流获取光流速度的方式是抓取连续的图像，其中图像帧与帧之间的时间间隔是确定的，图像中像素之间的像素间隔与物理上的距离是对应的，因此根据获取的图像中帧与帧之间的时间间隔和像素之间的像素间隔能够确定清洁机器人在一段时间内移动的距离，从而得到这一段时间中清洁机器人的平均速度作为检测时间点所对应的瞬时速度。通过光流获取光流速度，仅仅受图像帧与帧之间的这一段时间的影响，不会产生速度上的累加，通过光流数据对加速度计速度进行修正，能够消除累加对加速度计速度产生的影响。
通过光流获取的光流速度，因为图像中的事物的高度可能产生变化，造成光流速度波动，造成瞬时误差不准确，通过瞬时误差和累计误差结合确定偏移速度能够提升偏移速度的精度。
其中加速度计速度的获取方式，具体是获取加速度计原始数据，对加速度计原始数据进行二阶低通滤波，并转换成加速度值，之后航向坐标系中的加速度值投影在世界坐标系中，然后进行积分获得速度以用于和光流速度之间的计算。
光流速度的获取方式，具体是获取光流原始数据，对光流原始数据进行一通滤波以获取光流信息，对光流信息进行去耦，以降低光流数据获取过程中，因为震动晃动产生的波动，之后将一段时间内的光流数据整理转换成清洁机器人在上述一端时间内的行进距离，之后对行进距离进行微分以获取上述一段时间内清洁机器人的光流速度。
根据偏移速度调整加速度计速度，使得加速度计速度达到目标速度，在本方案当中目标速度是接近于清洁机器人实际运行的速度值，将加速度计速度调整到目标速度，能够保证加速度计速度尽可能精确的体现清洁机器人运行的实际速度。
本方案通过以加速度计获取的速度信息作为基础值，结合光流数据产生的速度信息，确定光流数据和加速度数据之间实时产生的瞬时误差，以及累计误差，将累计误差与瞬时误差结合计算清洁机器人在一段时间之内加速度计获取的速度与清洁机器人目标速度之间的偏移速度，并调整加速度计获取的速度信息。在消除了因为加速度计累加产生的误差的前提之下，还消除了光流数据因为图像场景不平整造成的瞬时误差的数据波动对偏移速度产生的影响，并通过计算得到的偏移速度作为对加速度计速度偏移的依据，以降低上述数据波动造成的影响，更准确的调整加速度计速度的值。
进一步的，所述步骤在设定时间段内获取加速度计速度和光流速度之间的累计误差，具体通过在设定时间内通过对所述瞬时误差积分获得。
进一步的，在所述对瞬时误差积分过程中，具体是通过第一系数消除瞬时误差在积分过程中会造成的稳态误差之后，对所述累计误差进行累加，具体基于以下公式：
Vel_S+＝ki*Vel_E*time
其中Vel_S为设定时间段内的累计误差，ki为第一系数，Vel_E为瞬时误差，time为设定的时间段。
进一步的参考图2，所述步骤S400：根据所述累计误差和所述瞬时误差确定偏移速度，具体包括：
步骤S401：通过第二系数调整所述瞬时误差，以调整偏移速度对瞬时误差的响应快慢；
步骤S402：对调整权重的所述瞬时误差叠加所述累计误差，以获取所述加速度计速度在设定时间内的误差变化速率；
步骤S403：根据所述误差变化速率和设定时间段计算偏移速度；
所述根据所述偏移速度调整所述加速度计速度具体基于以下公式：
acc_V+＝(kp*Vel_E+Vel_S)*time
其中，acc_V为加速度计速度，kp为第二系数，Vel_E为瞬时误差，Vel_S为设定时间段内的累计误差，time为设定的时间段。
具体的，清洁机器人对加速度计速度进行偏移的时候，针对累计误差和瞬时误差确定偏移速度，参考瞬时误差保证清洁机器人对两种速度测量方式最近产生的速度误差产生迅速响应，而参考累计误差保证能够保证清洁机器人在调整加速度计速度时将一段时间内累计产生误差考虑在内，如此能够对最近产生的速度差响应。这样能够保证偏移速度调整的精度。
针对最接近偏移时刻所产生的瞬时误差设置第二系数Kp进行加权，第二系数Kp是一个比例参数，用于加快系统的响应速度，这样能够提高系统的调节精度。KP取值过小，调节精度降低，响应速度不足，随着Kp的增大，系统的响应速度会加快，系统的调节精度能够得到提升，但是设置数值较高的第二系数Kp会导致系统易产生超调，系统的稳定性变差，甚至会导致系统不稳定。
对此，通过第一系数Ki对累计误差进行加权，第一系数Ki是一个积分作用参数。主要作用是消除对累计误差进行积分时，系统所产生的稳态误差。第一系数Ki越大系统的稳态误差消除的越快，但第一系数Ki也不能过大，否则在响应过程的初期会产生积分饱和现象。若第一系数Ki过小，系统的稳态误差将难以消除，影响系统的调节精度。通过设置参数，保证系统的稳态误差，还能对冲掉第二系数Kp对系统产生的影响，提升偏移速度的精度。
通过对瞬时误差加权，降低瞬时误差的权重，以消除光流数据变动对偏移速度造成的影响，之后通过累计误差补偿瞬时误差，以获取加速度计速度和光流速度之间的误差变化速率，最后根据两次对加速度计之间的时间间隔，以及上述变化速率确定偏移速度，该方案能够提升偏移速度的精度。
进一步的参考图3，所述加速度计速度的获取方法，具体包括：
步骤S101：连续获取加速度计上加载的压力，所述压力为矢量；
步骤S102：将所述压力投影在清洁机器人所在的坐标系当中，并且投影在清洁机器人在坐标系中的前进方向上；
步骤S103：对投影的所述压力积分，以获取所述加速度计速度，所述加速度计速度为瞬时标量。
该方案能够精确获取清洁机器人行进方向的加速度计速度的数值。
进一步的参考图4，所述光流速度的获取方法，具体包括：
步骤S104：连续获取图像数据，根据连续获取的图像数据确定单位时间内清洁机器人的移动距离；
步骤S105：对所述移动距离微分，以获取所述光流速度，所述光流速度是单位时间内清洁机器人的平均速度。
该方案通过对单位时间内的清洁机器人移动的平均速度确定光流速度，能够大大消除因为运行累计而产生的光流速度的误差。
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-OnlyMemory，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。
进一步参考图5，作为对上述图1所示方法的实现，本申请提供了一种基于光流和加速度计的速度融合装置的一个实施例，该装置实施例与图1所示的方法实施例相对应，该装置具体可以应用于各种电子设备中。
一种基于光流和加速度计的速度融合装置，该装置包括：
瞬时速度获取模块100，用于在清洁机器人运行的过程当中，连续通过加速度计和光流检测清洁机器人的速度，并通过加速度计获取加速度计速度和光流速度；
瞬时误差获取模块200，用于根据时间上相互对应的所述加速度计速度和光流速度确定瞬时误差；
累计误差获取模块300，用于在设定时间段内获取加速度计速度和光流速度之间的累计误差；
偏移速度获取模块400，用于根据所述累计误差和所述瞬时误差确定偏移速度，所述偏移速度是清洁机器人在所述设定时间段内产生的加速度计速度与清洁机器人目标速度之间所产生的速度差；
加速度计调整模块500，用于根据所述偏移速度调整所述加速度计速度。
本方案通过以加速度计获取的速度信息作为基础值，将累计误差与瞬时误差结合计算偏移速度，并调整加速度计获取的速度信息。消除了光流数据因为图像场景不平整造成的瞬时误差的数据波动，并通过计算偏移速度确定加速度计速度与目标速度的差距，作为对加速度计速度偏移的依据，以降低上述数据波动造成的影响，更准确的调整加速度计速度的值。
进一步的参考图6，所述偏移速度获取模块400，具体包括：
瞬时误差调整子模块401，用于通过第二系数调整所述瞬时误差，以调整偏移速度对瞬时误差的响应快慢；
变化速率确定子模块402，用于对调整权重的所述瞬时误差叠加所述累计误差，以获取所述加速度计速度在设定时间内的误差变化速率；
偏移速度计算子模块403，用于根据所述误差变化速率和设定时间段计算偏移速度；
所述根据所述偏移速度调整所述加速度计速度具体基于以下公式：
acc_V+＝(kp*Vel_E+Vel_S)*time
其中，acc_V为加速度计速度，kp为第二系数，Vel_E为瞬时误差，Vel_S为设定时间段内的累计误差，time为设定的时间段。通过对瞬时误差加权，降低瞬时误差的权重，以消除光流数据变动对偏移速度造成的影响，之后通过累计误差补偿瞬时误差，以获取加速度计速度和光流速度之间的误差变化速率，最后根据两次对加速度计之间的时间间隔，以及上述变化速率确定偏移速度，该方案能够提升偏移速度的精度。
为解决上述技术问题，本申请实施例还提供计算机设备。具体请参阅图7图7为本实施例计算机设备基本结构框图。
所述计算机设备6包括通过系统总线相互通信连接存储器61、处理器62、网络接口63。需要指出的是，图中仅示出了具有组件61-63的计算机设备6，但是应理解的是，并不要求实施所有示出的组件，可以替代的实施更多或者更少的组件。其中，本技术领域技术人员可以理解，这里的计算机设备是一种能够按照事先设定或存储的指令，自动进行数值计算和/或信息处理的设备，其硬件包括但不限于微处理器、专用集成电路(ApplicationSpecific Integrated Circuit，ASIC)、可编程门阵列(Field－Programmable GateArray，FPGA)、数字处理器(Digital Signal Processor，DSP)、嵌入式设备等。
所述计算机设备可以是桌上型计算机、笔记本、掌上电脑及云端服务器等计算设备。所述计算机设备可以与用户通过键盘、鼠标、遥控器、触摸板或声控设备等方式进行人机交互。
所述存储器61至少包括一种类型的可读存储介质，所述可读存储介质包括闪存、硬盘、多媒体卡、卡型存储器(例如，SD或DX存储器等)、随机访问存储器(RAM)、静态随机访问存储器(SRAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、可编程只读存储器(PROM)、磁性存储器、磁盘、光盘等。在一些实施例中，所述存储器61可以是所述计算机设备6的内部存储单元，例如该计算机设备6的硬盘或内存。在另一些实施例中，所述存储器61也可以是所述计算机设备6的外部存储设备，例如该计算机设备6上配备的插接式硬盘，智能存储卡(Smart Media Card，SMC)，安全数字(Secure Digital，SD)卡，闪存卡(FlashCard)等。当然，所述存储器61还可以既包括所述计算机设备6的内部存储单元也包括其外部存储设备。本实施例中，所述存储器61通常用于存储安装于所述计算机设备6的操作系统和各类应用软件，例如基于光流和加速度计的速度融合方法的程序代码等。此外，所述存储器61还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的各类数据。
所述处理器62在一些实施例中可以是中央处理器(Central Processing Unit，CPU)、控制器、微控制器、微处理器、或其他数据处理芯片。该处理器62通常用于控制所述计算机设备6的总体操作。本实施例中，所述处理器62用于运行所述存储器61中存储的程序代码或者处理数据，例如运行所述基于光流和加速度计的速度融合方法的程序代码。
所述网络接口63可包括无线网络接口或有线网络接口，该网络接口63通常用于在所述计算机设备6与其他电子设备之间建立通信连接。
本申请还提供了另一种实施方式，即提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有基于光流和加速度计的速度融合程序，所述基于光流和加速度计的速度融合程序可被至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器执行如上述的基于光流和加速度计的速度融合方法的步骤。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质(如ROM/RAM、磁碟、光盘)中，包括若干指令用以使得一台终端设备(可以是手机，计算机，服务器，空调器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述的方法。
显然，以上所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例，附图中给出了本申请的较佳实施例，但并不限制本申请的专利范围。本申请可以以许多不同的形式来实现，相反地，提供这些实施例的目的是使对本申请的公开内容的理解更加透彻全面。尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来而言，其依然可以对前述各具体实施方式所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等效替换。凡是利用本申请说明书及附图内容所做的等效结构，直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理在本申请专利保护范围之内。
Claims (10)
1.基于光流和加速度计的速度融合方法，其特征在于：该方法包括：
在清洁机器人运行的过程当中，连续通过加速度计和光流检测清洁机器人的速度，并通过加速度计获取加速度计速度，通过光流获取光流速度；
根据时间上相互对应的所述加速度计速度和光流速度确定瞬时误差；
在设定时间段内获取加速度计速度和光流速度之间的累计误差；
根据所述累计误差和所述瞬时误差确定偏移速度，所述偏移速度是清洁机器人在所述设定时间段内产生的加速度计速度与清洁机器人目标速度之间所产生的速度差；
根据所述偏移速度调整所述加速度计速度。
2.根据权利要求1所述的基于光流和加速度计的速度融合方法，其特征在于：所述步骤在设定时间段内获取加速度计速度和光流速度之间的累计误差，具体通过在设定时间内通过对所述瞬时误差积分获得。
3.根据权利要求2所述的基于光流和加速度计的速度融合方法，其特征在于：在所述对瞬时误差积分过程中，具体是通过第一系数消除瞬时误差在积分过程中会造成的稳态误差之后，对所述累计误差进行累加，具体基于以下公式：
Vel_S+＝ki*Vel_E*time
其中Vel_S为设定时间段内的累计误差，ki为第一系数，Vel_E为瞬时误差，time为设定的时间段。
4.根据权利要求1所述的基于光流和加速度计的速度融合方法，其特征在于：所述步骤根据所述累计误差和所述瞬时误差确定偏移速度，具体包括：
通过第二系数调整所述瞬时误差，以调整偏移速度对瞬时误差的响应快慢；
对调整权重的所述瞬时误差叠加所述累计误差，以获取所述加速度计速度在设定时间内的误差变化速率；
根据所述误差变化速率和设定时间段计算偏移速度；
所述根据所述偏移速度调整所述加速度计速度具体基于以下公式：
acc_V+＝(kp*Vel_E+Vel_S)*time
其中，acc_V为加速度计速度，kp为第二系数，Vel_E为瞬时误差，Vel_S为设定时间段内的累计误差，time为设定的时间段。
5.根据权利要求1所述的基于光流和加速度计的速度融合方法，其特征在于：所述加速度计速度的获取方法，具体包括：
连续获取加速度计上加载的压力，所述压力为矢量；
将所述压力投影在清洁机器人所在的坐标系当中，并且投影在清洁机器人在坐标系中的前进方向上；
对投影的所述压力积分，以获取所述加速度计速度，所述加速度计速度为瞬时标量。
6.根据权利要求1所述的基于光流和加速度计的速度融合方法，其特征在于：所述光流速度的获取方法，具体包括：
连续获取图像数据，根据连续获取的图像数据确定单位时间内清洁机器人的移动距离；
对所述移动距离微分，以获取所述光流速度，所述光流速度是单位时间内清洁机器人的平均速度。
7.一种基于光流和加速度计的速度融合装置，其特征在于：该装置包括：
瞬时速度获取模块，用于在清洁机器人运行的过程当中，连续通过加速度计和光流检测清洁机器人的速度，并通过加速度计获取加速度计速度和光流速度；
瞬时误差获取模块，用于根据时间上相互对应的所述加速度计速度和光流速度确定瞬时误差；
累计误差获取模块，用于在设定时间段内获取加速度计速度和光流速度之间的累计误差；
偏移速度获取模块，用于根据所述累计误差和所述瞬时误差确定偏移速度，所述偏移速度是清洁机器人在所述设定时间段内产生的加速度计速度与清洁机器人目标速度之间所产生的速度差；
加速度计调整模块，用于根据所述偏移速度调整所述加速度计速度。
8.根据权利要求7所述的一种基于光流和加速度计的速度融合装置，其特征在于：所述偏移速度获取模块，具体包括：
瞬时误差调整子模块，用于通过第二系数调整所述瞬时误差，以调整偏移速度对瞬时误差的响应快慢；
变化速率确定子模块，用于对调整权重的所述瞬时误差叠加所述累计误差，以获取所述加速度计速度在设定时间内的误差变化速率；
偏移速度计算子模块，用于根据所述误差变化速率和设定时间段计算偏移速度；
所述根据所述偏移速度调整所述加速度计速度具体基于以下公式：
acc_V+＝(kp*Vel_E+Vel_S)*time
其中，acc_V为加速度计速度，kp为第二系数，Vel_E为瞬时误差，Vel_S为设定时间段内的累计误差，time为设定的时间段。
9.一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器中存储有计算机程序，其特征在于：所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至6中任一项所述的基于光流和加速度计的速度融合方法的步骤。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至6中任一项所述的基于光流和加速度计的速度融合方法的步骤。
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|---|---|---|---|
| CN202210114964.3A CN114545017A (zh) | 2022-01-31 | 2022-01-31 | 基于光流和加速度计的速度融合方法、装置和计算机设备 |
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| CN114545017A true CN114545017A (zh) | 2022-05-27 |
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ID=81674530
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