CN114777792A - 路径规划方法、装置、计算机可读介质及电子设备 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种路径规划方法、装置、计算机可读介质及电子设备，所述方法包括：获取工作区域的待处理图像，待处理图像包括多个像素点；根据多个像素点中相邻像素点的像素值，从多个像素点中确定滑动窗口的起始锚点；通过滑动窗口在待处理图像中进行遍历，并将滑动窗口在遍历过程中对应的各窗口图像与预设路径模板匹配，以得到滑动窗口的遍历方向以及遍历方向对应的锚点；锚点作为对应滑动窗口的中心点；根据起始锚点和匹配得到的锚点生成工作区域中的工作路径。本申请技术方案操作简单，工作路径的生成效率和准确性较高，且无需依赖传感器等硬件设备，提高了路径规划的稳定性和灵活性，也提高了路径规划的抗干扰能力。

Description

路径规划方法、装置、计算机可读介质及电子设备

技术领域

本申请属于图像处理及人工智能技术领域，具体涉及一种路径规划方法、装置、计算机可读介质及电子设备。

背景技术

近年来，基于人工智能技术开发的产品逐步走进人们的工作和生活，不仅给人们的生活带来便利性，也在一定程度上提高了工作效率，例如，使用机器人进行草坪维护、环境清洁、货物搬运等。传统的机器人路径规划方法，是在工作路径上设置一些标识，然后在机器人身上设置能够感应该标识的传感器来确定机器人的移动路径。这种方式过于依赖硬件设备，当传感器或路径标识的一方出现故障，就会导致机器人的路径规划出现异常，路径规划的稳定性和灵活性较差。

需要说明的是，在上述背景技术部分公开的信息仅用于加强对本申请的背景的理解，因此可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

发明内容

本申请的目的在于提供一种路径规划方法、装置、计算机可读介质及电子设备，以解决相关技术中路径规划的稳定性和灵活性较差的问题。

本申请的其他特性和优点将通过下面的详细描述变得显然，或部分地通过本申请的实践而习得。

根据本申请实施例的一个方面，提供一种路径规划方法，包括：

获取工作区域的待处理图像，所述待处理图像包括多个像素点；

根据所述多个像素点的像素值，从所述多个像素点中确定起始锚点；

通过滑动窗口在所述待处理图像中进行遍历，并将所述滑动窗口在遍历过程中对应的各窗口图像与预设路径模板匹配，以得到匹配的锚点；

根据所述起始锚点和匹配的锚点生成所述工作区域中的工作路径。

根据本申请实施例的一个方面，提供一种路径规划装置，包括：

图像获取模块，用于获取工作区域的待处理图像，所述待处理图像包括多个像素点；

起始锚点确定模块，用于根据所述多个像素点的像素值，从所述多个像素点中确定滑动窗口的起始锚点；

窗口滑动模块，用于通过滑动窗口在所述待处理图像中进行遍历，并将所述滑动窗口在遍历过程中对应的各窗口图像与预设路径模板匹配，以得到匹配的锚点；

路径生成模块，用于根据所述起始锚点和匹配的锚点生成所述工作区域中的工作路径。

在本申请的一个实施例中，窗口滑动模块包括：

滑动窗口构建单元，用于构建以起始锚点为中心点的滑动窗口；

匹配单元，用于将所述滑动窗口对应的窗口图像与预设路径模板匹配，确定所述滑动窗口的遍历方向以及与所述中心点相连的下一锚点；

判断单元，用于当所述下一锚点与指定锚点不重合时，将所述下一锚点作为所述滑动窗口的下一中心点，并根据所述遍历方向，执行将所述滑动窗口对应的窗口图像与预设路径模板匹配的步骤；当所述下一锚点与指定锚点重合时，停止所述滑动窗口的滑动；

其中，所述指定锚点包括已经确定的锚点；或

所述指定锚点为所述待处理图像的边缘上的像素点。

在本申请的一个实施例中，所述匹配单元具体用于：

根据所述中心点确定所述滑动窗口的遍历方向；

获取所述遍历方向所指示的多个预设路径模板；

将所述滑动窗口对应的窗口图像与所述多个预设路径模板进行匹配，以匹配得到与所述中心点相连的下一锚点。

在本申请的一个实施例中，起始锚点确定模块包括：

目标像素点获取单元，用于从所述多个像素点中获取满足预设像素阈值的目标像素点；

相邻像素点获取单元，用于从所述多个像素点中获取所述目标像素点的相邻像素点；

起始锚点确定单元，用于当所述相邻像素点的像素值与所述目标像素点的像素值不相同时，将所述目标像素点确定为起始锚点。

在本申请的一个实施例中，所述装置还包括：

标记单元，用于对所述目标像素点进行标记；

所述相邻像素点获取单元获取的所述相邻像素点为未标记的像素点。

在本申请的一个实施例中，所述标记单元具体用于：

将每个所述目标像素点的像素值设置为预设的像素值；

或者，对每个所述目标像素点进行索引号标记。

在本申请的一个实施例中，图像获取模块包括：

原始图像获取单元，用于获取工作区域的原始图像，所述原始图像中各个像素点的像素值包括多个颜色通道的像素值；

灰度图像生成单元，用于获取所述多个颜色通道的平均像素值，将所述平均像素值作为各个所述像素点的灰度值；根据各个所述像素点对应的灰度值，生成所述原始图像对应的灰度图像；

待处理图像生成单元，用于当所述灰度图像中任一所述像素点的灰度值大于预设灰度像素阈值时，将所述灰度图像中像素点的像素值更新为第一像素值；当所述灰度图像中任一像素点的灰度值小于预设灰度像素阈值时，将所述灰度图像中像素点的像素值更新为第二像素值；基于更新像素值后的各像素点得到待处理图像。

根据本申请实施例的一个方面，提供一种计算机可读介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如以上技术方案中的路径规划方法。

根据本申请实施例的一个方面，提供一种电子设备，该电子设备包括：处理器；以及存储器，用于存储所述处理器的可执行指令；其中，所述处理器执行所述可执行指令使得所述电子设备执行如以上技术方案中的路径规划方法。

根据本申请实施例的一个方面，提供一种计算机程序产品或计算机程序，该计算机程序产品或计算机程序包括计算机指令，该计算机指令存储在计算机可读存储介质中。计算机设备的处理器从计算机可读存储介质读取该计算机指令，处理器执行该计算机指令，使得该计算机设备执行如以上技术方案中的路径规划方法。

在本申请实施例提供的技术方案中，通过获取工作区域的待处理图像，从待处理图像的相邻像素点中确定出滑动窗口的起始锚点，然后通过以锚点为中心点的滑动窗口在待处理图像中遍历，根据遍历过程中各窗口图像与预设路劲模板的匹配得到多个锚点，这种通过模板匹配来确定锚点的方式操作简单，容易部署，且能够在窗口遍历的过程中快速确定各个锚点，效率和准确性都较高；最后根据起始锚点和匹配得到的各个锚点生成工作路径，也使得工作路径的生成方便快捷。此外，这种路径规划方式无需依赖传感器等硬件设备，提高了路径规划的稳定性和灵活性，也提高了路径规划的抗干扰能力；并且，生成路径所用到的待处理图像可以是离线工作地图，也就是可以预先为机器人配置路径，无需机器人在工作过程中实时计算路径，提高了机器人的工作效率。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅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示意性地示出了应用本申请技术方案的示例性系统架构框图。

图2示意性地示出了本申请一个实施例提供的路径规划方法的流程图。

图3A-3B示意性地示出了本申请实施例提供的预设路径模板的示意图。

图4示意性地示出了本申请一个实施例提供的待处理图像的示意图。

图5示意性地示出了本申请另一个实施例提供的待处理图像的示意图。

图6示意性地示出了本申请一个实施例提供的工作路径生成过程的示意图。

图7示意性地示出了本申请又一个实施例提供的待处理图像的示意图。

图8示意性地示出了本申请实施例提供的路径规划装置的结构框图。

图9示意性示出了适于用来实现本申请实施例的电子设备的计算机系统结构框图。

具体实施方式

现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的范例；相反，提供这些实施方式使得本申请将更加全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。

此外，所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施例中。在下面的描述中，提供许多具体细节从而给出对本申请的实施例的充分理解。然而，本领域技术人员将意识到，可以实践本申请的技术方案而没有特定细节中的一个或更多，或者可以采用其它的方法、组元、装置、步骤等。在其它情况下，不详细示出或描述公知方法、装置、实现或者操作以避免模糊本申请的各方面。

附图中所示的方框图仅仅是功能实体，不一定必须与物理上独立的实体相对应。即，可以采用软件形式来实现这些功能实体，或在一个或多个硬件模块或集成电路中实现这些功能实体，或在不同网络和/或处理器装置和/或微控制器装置中实现这些功能实体。

附图中所示的流程图仅是示例性说明，不是必须包括所有的内容和操作/步骤，也不是必须按所描述的顺序执行。例如，有的操作/步骤还可以分解，而有的操作/步骤可以合并或部分合并，因此实际执行的顺序有可能根据实际情况改变。

图1示意性地示出了应用本申请技术方案的示例性系统架构框图。

如图1所示，系统架构100可以包括终端设备110、网络120和服务器130。终端设备110可以包括智能手机、平板电脑、笔记本电脑、智能语音交互设备、智能家电、车载终端、机器人等等。服务器130可以是独立的物理服务器，也可以是多个物理服务器构成的服务器集群或者分布式系统，还可以是提供云计算服务的云服务器。网络120可以是能够在终端设备110和服务器130之间提供通信链路的各种连接类型的通信介质，例如可以是有线通信链路或者无线通信链路。

根据实现需要，本申请实施例中的系统架构可以具有任意数目的终端设备、网络和服务器。例如，服务器130可以是由多个服务器设备组成的服务器群组。另外，本申请实施例提供的技术方案可以应用于终端设备110，也可以应用于服务器130，或者可以由终端设备110和服务器130共同实施，本申请对此不做特殊限定。

举例而言，本申请实施例提供的路径规划方法由服务器130实施。服务器130获取工作区域的待处理图像，待处理图像包括多个像素点；待处理图像可以由终端设备110拍摄得到，然后通过网络120传输至服务器130。然后服务器130根据多个像素点中相邻像素点的像素值，从多个像素点中确定起始锚点。接下来服务器130通过滑动窗口在待处理图像中进行遍历，并将滑动窗口在遍历过程中对应的各窗口图像与预设路径模板匹配，以得到匹配的锚点作为滑动窗口的下一中心点，滑动窗口的初始中心点为起始锚点。最后服务器130根据起始锚点和匹配得到的锚点生成工作区域中的工作路径。

服务器130生成工作路径之后，可以将该工作路径发送至终端设备110，进而终端设备110可以根据该工作路径进行移动。当然，本申请实施例提供的路径规划方法也可以由终端设备110实施，即终端设备110获取待处理图像后进行上述处理得到工作路径，进而根据工作路径进行移动。

下面结合具体实施方式对本申请提供的路径规划方法做出详细说明。

图2示意性地示出了本申请一个实施例提供的路径规划方法的流程图。该方法可以由终端设备实施，如图1所示的终端设备110；该方法也可以由服务器实施，如图1所示的服务器130。如图2所示，本申请实施例提供的路径规划方法包括步骤210至步骤240，具体如下：

步骤210、获取工作区域的待处理图像，待处理图像包括多个像素点。

具体的，待处理图像可以是工作地图，工作地图是终端设备的工作区域所在地的地图，后续以终端设备为机器人为例进行说明。工作地图中除机器人工作区域以外的区域称为非工作区域。其中，工作区域可以是割草机器人作业的草坪、清洁机器人清扫作业的地面或者是拖地机器人的清洁区域等，非工作区域可以是花坛、树、沙发、桌子等，此处不做限定。

在本申请的一个实施例中，获取工作区域的待处理图像的过程包括：获取工作区域的原始图像，原始图像中各个像素点的像素值包括多个颜色通道的像素值；获取多个颜色通道的平均像素值，将平均像素值作为各个像素点的灰度值；根据各个像素点对应的灰度值，生成原始图像对应的灰度图像；当灰度图像中任一像素点的灰度值大于预设灰度像素阈值时，将灰度图像中像素点的像素值更新为第一像素值；当灰度图像中任一像素点的灰度值小于预设灰度像素阈值时，将灰度图像中像素点的像素值更新为第二像素值；基于更新像素值后的各像素点得到待处理图像。

具体的，工作区域的原始图像是指由摄像装置获取的未经处理的该工作区域的图像，获取方式也可以是从用户端、蓝牙、WiFi或者本地数据库等任意一种方式。一般的，该原始图像是彩色图像，原始图像中每个像素点的像素值由多个颜色通道的像素值组成，一个颜色通道对应于一种颜色，一个颜色通道的像素值代表对应颜色所体现的亮度。例如，原始图像为RGB图像，则原始图像中每个像素点的像素值由3个颜色通道的像素值构成，分别是R(Red，红色)通道、G(Green，绿色)通道和B(Blue，蓝色)通道。又例如，原始图像为CMYK图像，则原始图像中每个像素点的像素值由4个颜色通道的像素值构成，分别是C(Cyan，青色)通道、M(Magenta，品红)通道、Y(Yellow，黄色)通道和B(Black，黑色)通道。

在得到原始图像后，对原始图像进行预处理，得到灰度图像。灰度图像中每个像素点的像素值又称为灰度值，因此，要将原始图像转化为灰度图像，只需将原始图像中各个像素点的像素值转化为灰度值即可。在本申请实施例中，预处理的过程包括将一个像素点的各个颜色通道的平均像素值作为该像素点的灰度值，示例性的，原始图像为RGB图像，原始图像中一个像素点的像素值包括：R值＝100、G值＝150、B值＝200，则该像素点的灰度值＝(100+150+200)/3＝150。

在本申请的一个实施例中，可以将一个像素点的各个颜色通道的像素值分别作为该像素点的灰度值，那么，根据原始图像中各个像素点对应的同一种颜色通道的像素值，可以得到一种灰度图像，从而可以根据原始图像生成多种灰度图像，灰度图像的数量与像素点的颜色通道的数量相同。最后可以从这多种灰度图像中选择其中一种，作为所需要的目标灰度图像。

在本申请的一个实施例中，可以将一个像素点的各个颜色通道像素值中的一个作为该像素点的灰度值，例如，将像素点的各个颜色通道的最大像素值作为该像素点的灰度值。还可以将一个像素点的各个颜色通道的加权平均像素值作为该像素点点的灰度值，即对每个颜色通道设置权重，然后基于各颜色通道的权重对该像素点的像素值进行加权求和，得到该像素点的灰度值。

在得到灰度图像之后，根据预设灰度像素阈值对灰度图像中的每个像素点的像素值进行更新，将灰度图像中的像素点分为两类，一类是具有第一像素值的像素点，一类是具有第二像素值的像素点。在本申请实施例中，当灰度图像中一个像素点的灰度值大于预设灰度像素阈值时，将该像素点的像素值设置为第一像素值；当灰度图像中一个像素点的灰度值小于预设灰度像素阈值时，将该像素点的像素值设置为第二像素值；其中，像素点的灰度值等于预设灰度像素阈值可以根据实际情况归类到灰度值大于预设灰度像素阈值或灰度值小于预设灰度像素阈值。

经过像素值更新的灰度图像就转化为待处理图像。那么，在待处理图像中，具有第一像素值的多个像素点构成了第一种图像区域，具有第二像素值的多个像素点构成了第二图像区域。这两种不同的图像区域实际上分别对应于机器人在工作地图中的工作区域和非工作区域，也就表明，待处理图像实现了工作地图中工作区域和非工作区域的划分。例如，第一像素值为0，第二像素值为255，待处理图像表现为一幅由黑白两种颜色组成的图像，若白色表示工作区域，则黑色表示非工作区域。

步骤220、根据多个像素点中相邻像素点的像素值，从多个像素点中确定起始锚点。

具体的，对待处理图像中任一像素点的相邻像素点的像素值进行识别，就可以确定该像素点是工作区域的像素点、非工作区域的像素点或者是工作区域与非工作区域之间的边界上的像素点。当识别出一个像素点为工作区域与非工作区域之间的边界上的像素点时，将该像素点作为滑动窗口的起始锚点，该滑动窗口用于在待处理图像中滑动，以确定起始锚点之后的多个锚点。滑动窗口的锚点是指该锚点位于滑动窗口的中心点，那么起始锚点就是第一个滑动窗口的中心点，也可以认为是滑动窗口的滑动起点。

在本申请的一个实施例中，待处理图像中工作区域的像素点为第一像素值，非工作区域的像素点为第二像素值。当一个像素点是工作区域内的像素点时，其相邻像素点也应是工作区域的像素点，那么，该像素点的像素值应与其相邻像素点的像素值相同，即均为第一像素值。同理，当一个像素点是非工作区域内的像素点时，其相邻像素点也应是非工作区域的像素点，那么，该像素点的像素值应与其相邻像素点的像素值相同，即均为第二像素值。当一个像素点是工作区域与非工作区域之间的边界上的像素点时，其相邻像素点可能是工作区域的像素点，也可以是非工作区域内的像素点，即表明，该像素点的相邻像素点中存在不同的像素值。根据以上特性，可以识别待处理图像中像素点的各相邻像素点的像素值，当该像素点的各相邻像素点中存在不同的像素值时，即可确定该像素点为边界上的像素点，从而将其作为滑动窗口的第一个中心点，即起始锚点。

在本申请的一个实施例中，确定起始锚点的过程包括：从多个像素点中获取满足预设像素阈值的目标像素点；从多个像素点中获取目标像素点的相邻像素点；当相邻像素点的像素值与目标像素点的像素值不相同时，将目标像素点确定为起始锚点。

首先从待处理图像的多个像素点中获取满足预设像素阈值的目标像素点，满足预设像素阈值是指，若一个像素点的像素值为预设像素阈值，则该像素点为目标像素点，例如，预设像素阈值为254，则当某像素点的像素值为254时，将该像素点作为目标像素点。然后获取目标像素点的相邻像素点，其中，相邻像素点是目标像素点的特定邻域内的像素点，该特定领域可以是四邻域、八邻域或D邻域等。在3*3大小的像素矩阵(该像素矩阵为九宫格形式)内，中心像素点的上下左右四个方向的像素点为该中心像素点的四邻域像素点，九宫格对角线上的像素点为中心像素点的D邻域像素点，四邻域像素点和D邻域像素点之和为中心像素点的八邻域像素点(即九宫格内除中心像素点以外的像素点为该中心像素点的八领域像素点)。

以四邻域为例，当目标像素点的四邻域内的相邻像素点中，存在一个相邻像素点的像素值与目标像素点的像素值不同，则认为该目标像素点为边界上的像素点，可以作为起始锚点。具体的，首先将待处理图像中的像素点标记，例如，通过对待处理图像中的像素点赋予一特定标签来对像素点进行标记，标记后的像素点就是等待进行后续处理的像素点。然后将已标记的像素点中满足预设像素阈值的像素点作为目标像素点，这一过程具体是：遍历待处理图像中已标记的像素点，对于遍历到的每个已标记像素点，判断该已标记像素点的像素值是否为预设像素阈值；若是，则将该已标记像素点作为目标像素点；若该已标记像素点的像素值不是预设像素阈值，则该已标记像素点不是目标像素点，继续遍历下一个已标记像素点，同时需要将这个不是目标像素点的已标记像素点排除出后续待遍历的已标记像素点的范围，例如，将该已标记像素点的标记清除，这样可以避免后续对该已标记像素点进行重复遍历。

在确定目标像素点之后，将目标像素点加入到待处理像素队列，即待处理像素队列中的像素点为需要获取相邻像素点的目标像素点，对于不在待处理队列中的像素点，无需获取其相邻像素点。接下来从待处理像素队列中获取依次取出目标像素点，遍历该目标像素点的特定邻域内的像素点，得到该目标像素点的相邻像素点。

为了将目标像素点和其他非目标像素点区分开来，本申请实施例还包括：对目标像素点进行标记的步骤；从多个像素点中获取目标像素点的相邻像素点的步骤中，相邻像素点为未标记的像素点。

具体的地，本申请实施例中，对目标像素点进行标记的步骤包括：将每个目标像素点的像素值设置为预设的像素值；或者，对每个目标像素点进行索引号标记。预设的像素值可以根据实际情况进行设置，索引号可以根据目标像素点在待处理图像中的位置排列来设定。

如此，使得在待处理图像中根据设定的像素值或者索引号，可以快速找到对应的目标像素点。

步骤230、通过滑动窗口在待处理图像中进行遍历，并将滑动窗口在遍历过程中对应的各窗口图像与预设路径模板匹配，以得到匹配的锚点。

具体的，在确定起始锚点之后，以该起始锚点作为滑动窗口的第一个中心点，即初始中心点，通过该滑动窗口在待处理图像中对应的窗口图像与预设路径模板匹配，以确定连接起始锚点的下一个滑动窗口的中心点，并使得滑动窗口沿着所确定的下一个滑动窗口的中心点进行滑动。待处理图像中被滑动窗口所覆盖的图像区域称为窗口图像，在滑动窗口的滑动过程中，将窗口图像与预设路径模板匹配，基于匹配结果确定滑动窗口的遍历方向以及遍历方向对应的锚点，匹配得到的锚点就是滑动窗口的中心点。

在本申请实施例中，预设路径模板的尺寸与滑动窗口的尺寸相同。通过将窗口图像与预设路径模板匹配，可以确定当前匹配的窗口图像中的锚点(记为当前锚点)所对应的下一锚点的方位，那么由当前锚点与下一锚点就可以确定滑动窗口的遍历方向。在确定下一锚点后，滑动窗口将其中心点移动至下一锚点的位置，进而得到该下一锚点对应的窗口图像，该窗口图像与预设路径模板匹配后，得到再下一锚点，滑动窗口按此方式在待处理图像中遍历，得到多个锚点。

在本申请的一个实施例中，滑动窗口的滑动过程包括：构建以起始锚点为中心点的滑动窗口；将滑动窗口对应的窗口图像与预设路径模板匹配，确定滑动窗口的遍历方向以及与中心点相连的下一锚点；当下一锚点与指定锚点不重合时，将下一锚点作为滑动窗口的下一中心点，并根据遍历方向，执行将滑动窗口对应的窗口图像与预设路径模板匹配的步骤；当下一锚点与指定锚点重合时，停止滑动窗口的滑动；其中，指定锚点包括已经确定的锚点；或指定锚点为待处理图像的边缘上的像素点。

具体的，首先构建以起始锚点为中心点的滑动窗口，一般的，滑动窗口的尺寸为3*3，即长度方向和宽度方向均为3个像素点，形成九宫格样式，起始锚点位于该九宫格的中心点。然后将滑动窗口对应的窗口图像与预设路径模板匹配，得到下一锚点，该下一锚点是与当前的窗口图像中的锚点相连的锚点。

在本申请实施例中，预设路径模板有多个，每个预设路径模板都指示与当前锚点相连的下一锚点的一种方位。示例性的，如图3A-3B所示，本申请实施例提供的预设路径模板有16个，编号1-16，各个预设路径模板互不相同，各预设路径模板中箭头的指向即为下一锚点的方位，预设路径模板中的一个方格代表一个像素点，方格内标记的颜色代表对应像素点的颜色，其中“黑”表示黑色像素点，“白”表示白色像素点；未标记颜色的方格表示在进行匹配时，无需考虑对应像素点的颜色。

下面以编号1的预设路径模板(以下简称模板1)为例说明窗口图像与预设路径模板的匹配过程。待处理图像用两种像素值来表示工作区域的像素点和非工作区域的像素点，假设工作区域的像素点的像素值为255，表现为白色；非工作区域的像素点的像素值为0，表现为黑色。那么，在滑动窗口对应的窗口图像内，除中心点以外的像素点中既存在黑色像素点，又存在白色像素点。如图3A所示的模板1，模板1的中心点为当前锚点(即当前窗口图像的中心点)位置，在窗口图像中，若当前锚点的正上方为黑色像素点、左上角和左边均为白色像素点，则与该窗口图像匹配的预设路径模板为模板1，模板1中箭头指向左上角像素点，则确定当前锚点的左上角像素点为与其相连的下一锚点。接下来，滑动窗口按照匹配到的锚点进行滑动，将中心点移动至该左上角像素点，获取以该左上角像素点为中心点的窗口图像，并将这一窗口图像与图3A-3B所示的各个预设路径模板进行匹配，根据匹配的预设路径模板确定下一锚点。

在本申请的一个实施例中，将窗口图像与预设路径模板匹配的一种方式是：根据中心点确定滑动窗口的遍历方向；获取遍历方向所指示的多个预设路径模板；将滑动窗口对应的窗口图像与多个预设路径模板进行匹配，以匹配得到与中心点相连的下一锚点。

具体的，本申请实施例中的预设路径模板具有两种不同的匹配方向，一种是逆时针匹配，一种是顺时针匹配。将窗口图像中除中心像素点(即当前锚点)以外的像素点称为邻域像素点。逆时针匹配是指，在窗口图像的邻域像素点中，以一个黑色像素点为起点，逆时针依次遍历各个邻域像素点，直至找到第一个白色像素点，这第一个白色像素点就是与当前锚点相连的下一锚点，逆时针匹配方式所对应的预设路径模板如图3A所示，共8个。顺时针匹配是指，在窗口图像的邻域像素点中，以一个黑色像素点为起点，顺时针依次遍历各个邻域像素点，直至找到第一个白色像素点，这第一个白色像素点就是与当前锚点相连的下一锚点，顺时针匹配方式所对应的预设路径模板如图3B所示，共8个。

匹配方向一旦确定，在后续的匹配过程中就不会更改，那么后续匹配的与当前锚点相连的下一锚点是唯一的，滑动窗口的遍历方向也就确定。因此，可以先确定匹配方向，该匹配方向就指示了遍历方向。在后续的匹配过程中，将窗口图像与该匹配方向所对应的多个预设路径匹配即可，而无需与全部的预设路径模板进行匹配，由此，减少了匹配过程中窗口图像所需对比的预设路径模板的数量，可以提高匹配效率，进而提高工作路径的生成效率。

匹配方向可以根据起始锚点对应窗口图像的匹配结果确定，而起始锚点的匹配方向可以是随机选择的，也可以通过参数预先设定。示例性的，图4示意性地示出了一种待处理图像，假设确定的起始锚点为锚点A，则锚点A对应的窗口图像在进行匹配时，有两种匹配方向可以选择。若锚点A处选择顺时针方向匹配，则后续的匹配过程应按照路线1进行；若锚点A处选择逆时针方向匹配，则后续的匹配过程应按照路线2进行。需要说明的是，图4中所示路线1和路线2仅为匹配方向示意，并不代表最终得到的工作路径曲线。

在本申请实施例中，匹配结束的条件是当前锚点匹配到的下一锚点与指定锚点重合，即：当下一锚点与指定锚点不重合时，将下一锚点作为滑动窗口的中心点，继续进行匹配操作；当下一锚点与指定锚点重合时，停止滑动窗口的滑动，基于各窗口图像的匹配结果得到多个锚点。其中，指定锚点包括已经确定的锚点，或，指定锚点为待处理图像的边缘上的像素点。

具体而言，匹配得到的各个锚点其实就是工作区域与非工作区域之间的边界线上的像素点。当下一锚点是已经确定的锚点时，即已经确定的锚点是之前匹配到的锚点，说明目前匹配到的各个锚点已经构成闭合边界，该边界上的各个像素点均已确定，无需再进行匹配，一般情况下，这时的下一锚点为起始锚点。示例性的，如图4所示的待处理图像，假设锚点A为起始锚点，并按照路线2进行匹配，当根据锚点Z继续进行匹配时，下一锚点为锚点A，由于锚点A是已经确定的锚点，故而停止匹配，按照路线2的匹配方向可以得到一条封闭边界。

当下一锚点是待处理图像上边缘处的像素点时，说明匹配得到的边界已延伸至待处理图像边缘，继续匹配将超出待处理图像范围，若不停止匹配或许会导致数据错误，同时，这种情况也说明匹配得到的边界是非封闭边界。示例性的，如图5所示的待处理图像，假设锚点A为起始锚点，此时匹配方向为顺时针匹配。当根据锚点A持续滑动到锚点Y，且当锚点Y进行匹配时，该锚点Y匹配的下一锚点为锚点Z，锚点Z为待处理图像边缘上的像素点，此时停止匹配，可以得到一条非封闭边界。

因此，当下一锚点是已经确定的锚点或待处理图像边缘上的像素点时，说明已确定一条完整边界，也就是封闭边界或非封闭边界，此时结束匹配操作。

步骤240、根据起始锚点和匹配的锚点生成工作区域中的工作路径。

具体的，将起始锚点和匹配得到锚点按顺序依次连接，形成工作路径。由于各锚点连接得到的也是工作区域与非工作区域之间的边界线，因此生成的工作路径也称为沿边路径。

示例性的，图6示出了本申请一个实施例提供的工作路径生成过程的示意图。如图6中的图像①所示，窗口图像中的当前锚点为锚点A，该锚点A的正下方为黑色像素点、右下角及右边均为白色像素点，通过匹配，确定该窗口图像匹配倒图3A所示的模板5，该模板5指示右下角像素点为下一锚点。将下一锚点记为锚点B，则确定锚点B为与锚点A相连的下一锚点，如图6中的图像②所示。将锚点A与锚点B连接，可以得到工作路径，如图6中的图像③所示。

上述步骤210-240是以待处理图像中存在一条边界为例来说明本申请的技术原理，在一些情况下，待处理图像中可能存在多条边界，此时各个边界对应的工作路径的生成方式是：首先根据上述步骤210-240生成第一条边界对应的第一条沿边路径，在生成第一条沿边路径的过程中，会对待处理图像中已经遍历过的像素点进行标记，后续在生成其他沿边路径时，不会再遍历已标记的像素点，如此，可以避免像素点被重复遍历，提高路径生成效率。在生成第一条沿边路径后，以当前未被遍历的像素点所组成的图像区域作为待处理图像，返回执行步骤220-240，生成第二条边界对应的第二条沿边路径。按上述循环方式对工作区域的待处理图像进行遍历，当遍历完工作区域的待处理图像的所有像素点时，完成对工作区域的待处理图像的处理，得到多条工作路径。

示例性的，图7示意性地示出了本申请又一个实施例提供的待处理图像的示意图，假设从该待处理图像的左上角像素点开始进行处理，识别到起始锚点为锚点A，从锚点A开始匹配，得到工作路径11；在得到工作路径11后，在未标记像素点中识别到起始锚点为锚点B，从锚点B开始匹配，得到工作路径12；在得到工作路径12后，在未标记像素点中识别到起始锚点为锚点C，从锚点C开始匹配，得到工作路径13；在得到工作路径13后，在未标记像素点中识别到起始锚点为锚点D，从锚点D开始匹配，得到工作路径14。

在本申请实施例提供的技术方案中，通过获取工作区域的待处理图像，然后确定出起始锚点，然后通过以锚点为中心点的滑动窗口在待处理图像中遍历，根据遍历过程中各窗口图像与预设路劲模板的匹配得到多个锚点，最后根据起始锚点和匹配得到的各个锚点生成工作路径。这种通过模板匹配来确定锚点的方式操作简单，容易部署，且能够在窗口遍历的过程中快速确定各个锚点，效率和准确性都较高，也使得工作路径的生成方便快捷。此外，这种路径规划方式无需依赖传感器等硬件设备，提高了路径规划的稳定性和灵活性，也提高了路径规划的抗干扰能力。并且，生成路径所用到的待处理图像可以是离线工作地图，也就是可以预先为机器人配置路径，无需机器人在工作过程中实时计算路径，提高了机器人的工作效率。

应当注意，尽管在附图中以特定顺序描述了本申请中方法的各个步骤，但是，这并非要求或者暗示必须按照该特定顺序来执行这些步骤，或是必须执行全部所示的步骤才能实现期望的结果。附加的或备选的，可以省略某些步骤，将多个步骤合并为一个步骤执行，以及/或者将一个步骤分解为多个步骤执行等。

以下介绍本申请的装置实施例，可以用于执行本申请上述实施例中的路径规划方法。图8示意性地示出了本申请实施例提供的路径规划装置的结构框图。如图8所示，该路径规划装置包括：

图像获取模块810，用于获取工作区域的待处理图像，所述待处理图像包括多个像素点；

起始锚点确定模块820，用于根据所述多个像素点的像素值，从所述多个像素点中确定起始锚点；

窗口滑动模块830，用于通过滑动窗口在所述待处理图像中进行遍历，并将所述滑动窗口在遍历过程中对应的各窗口图像与预设路径模板匹配，以得到匹配的锚点；

路径生成模块840，用于根据所述起始锚点和匹配的锚点生成所述工作区域中的工作路径。

在本申请的一个实施例中，窗口滑动模块830包括：

滑动窗口构建单元，用于构建以起始锚点为中心点的滑动窗口；

匹配单元，用于将所述滑动窗口对应的窗口图像与预设路径模板匹配，确定所述滑动窗口的遍历方向以及与所述中心点相连的下一锚点；

判断单元，用于当所述下一锚点与指定锚点不重合时，将所述下一锚点作为所述滑动窗口的下一中心点，并根据所述遍历方向，执行将所述滑动窗口对应的窗口图像与预设路径模板匹配的步骤；当所述下一锚点与指定锚点重合时，停止所述滑动窗口的滑动；其中，所述指定锚点包括已经确定的锚点；

或所述指定锚点为所述待处理图像的边缘上的像素点。

在本申请的一个实施例中，所述匹配单元具体用于：

根据所述中心点确定所述滑动窗口的遍历方向；

获取所述遍历方向所指示的多个预设路径模板；

将所述滑动窗口对应的窗口图像与所述多个预设路径模板进行匹配，以匹配得到与所述中心点相连的下一锚点。

在本申请的一个实施例中，起始锚点确定模块820包括：

目标像素点获取单元，用于从所述多个像素点中获取满足预设像素阈值的目标像素点；

相邻像素点获取单元，用于从所述多个像素点中获取所述目标像素点的相邻像素点；

起始锚点确定单元，用于当所述相邻像素点的像素值与所述目标像素点的像素值不相同时，将所述目标像素点确定为起始锚点。

在本申请的一个实施例中，所述装置还包括：

标记单元，用于对所述目标像素点进行标记；

所述相邻像素点获取单元获取的所述相邻像素点为未标记的像素点。

在本申请的一个实施例中，所述标记单元具体用于：

将每个所述目标像素点的像素值设置为预设的像素值；

或者，对每个所述目标像素点进行索引号标记。

在本申请的一个实施例中，图像获取模块810包括：

原始图像获取单元，用于获取工作区域的原始图像，所述原始图像中各个像素点的像素值包括多个颜色通道的像素值；

灰度图像生成单元，用于获取所述多个颜色通道的平均像素值，将所述平均像素值作为各个所述像素点的灰度值；根据各个所述像素点对应的灰度值，生成所述原始图像对应的灰度图像；

待处理图像生成单元，用于当所述灰度图像中任一所述像素点的灰度值大于预设灰度像素阈值时，将所述灰度图像中像素点的像素值更新为第一像素值；当所述灰度图像中任一像素点的灰度值小于预设灰度像素阈值时，将所述灰度图像中像素点的像素值更新为第二像素值；基于更新像素值后的各像素点得到待处理图像。

本申请各实施例中提供的路径规划装置的具体细节已经在对应的方法实施例中进行了详细的描述，此处不再赘述。

图9示意性地示出了用于实现本申请实施例的电子设备的计算机系统结构框图。

需要说明的是，图9示出的电子设备的计算机系统900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9所示，计算机系统900包括中央处理器901(Central Processing Unit，CPU)，其可以根据存储在只读存储器902(Read-Only Memory，ROM)中的程序或者从存储部分908加载到随机访问存储器903(Random Access Memory，RAM)中的程序而执行各种适当的动作和处理。在随机访问存储器903中，还存储有系统操作所需的各种程序和数据。中央处理器901、在只读存储器902以及随机访问存储器903通过总线904彼此相连。输入/输出接口905(Input/Output接口，即I/O接口)也连接至总线904。

以下部件连接至输入/输出接口905：包括键盘、鼠标等的输入部分906；包括诸如阴极射线管(Cathode Ray Tube，CRT)、液晶显示器(Liquid Crystal Display，LCD)等以及扬声器等的输出部分907；包括硬盘等的存储部分908；以及包括诸如局域网卡、调制解调器等的网络接口卡的通信部分909。通信部分909经由诸如因特网的网络执行通信处理。驱动器910也根据需要连接至输入/输出接口905。可拆卸介质911，诸如磁盘、光盘、磁光盘、半导体存储器等等，根据需要安装在驱动器910上，以便于从其上读出的计算机程序根据需要被安装入存储部分908。

特别地，根据本申请的实施例，各个方法流程图中所描述的过程可以被实现为计算机软件程序。例如，本申请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，该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909从网络上被下载和安装，和/或从可拆卸介质911被安装。在该计算机程序被中央处理器901执行时，执行本申请的系统中限定的各种功能。

需要说明的是，本申请实施例所示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例如可以是——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(Erasable Programmable Read Only Memory，EPROM)、闪存、光纤、便携式紧凑磁盘只读存储器(Compact Disc Read-Only Memory，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、有线等等，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模块、程序段、或代码的一部分，上述模块、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，框图或流程图中的每个方框、以及框图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。

应当注意，尽管在上文详细描述中提及了用于动作执行的设备的若干模块或者单元，但是这种划分并非强制性的。实际上，根据本申请的实施方式，上文描述的两个或更多模块或者单元的特征和功能可以在一个模块或者单元中具体化。反之，上文描述的一个模块或者单元的特征和功能可以进一步划分为由多个模块或者单元来具体化。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员易于理解，这里描述的示例实施方式可以通过软件实现，也可以通过软件结合必要的硬件的方式来实现。因此，根据本申请实施方式的技术方案可以以软件产品的形式体现出来，该软件产品可以存储在一个非易失性存储介质(可以是CD-ROM，U盘，移动硬盘等)中或网络上，包括若干指令以使得一台计算设备(可以是个人计算机、服务器、触控终端、或者网络设备等)执行根据本申请实施方式的方法。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本申请的其它实施方案。本申请旨在涵盖本申请的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本申请的一般性原理并包括本申请未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。

应当理解的是，本申请并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本申请的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (10)

1.一种路径规划方法，其特征在于，包括：

获取工作区域的待处理图像，所述待处理图像包括多个像素点；

根据所述多个像素点的像素值，从所述多个像素点中确定起始锚点；

通过滑动窗口在所述待处理图像中进行遍历，并将所述滑动窗口在遍历过程中对应的各窗口图像与预设路径模板匹配，以得到匹配的锚点；

根据所述起始锚点和匹配的锚点生成所述工作区域中的工作路径。

2.根据权利要求1所述的路径规划方法，其特征在于，所述通过滑动窗口在所述待处理图像中进行遍历，并将所述滑动窗口在遍历过程中对应的各窗口图像与预设路径模板匹配，以得到匹配的锚点，包括：

构建以起始锚点为中心点的滑动窗口；

将所述滑动窗口对应的窗口图像与预设路径模板匹配，确定所述滑动窗口的遍历方向以及与所述中心点相连的下一锚点；

当所述下一锚点与指定锚点不重合时，将所述下一锚点作为所述滑动窗口的下一中心点，并根据所述遍历方向，执行将所述滑动窗口对应的窗口图像与预设路径模板匹配的步骤；

当所述下一锚点与指定锚点重合时，停止所述滑动窗口的滑动；

其中，所述指定锚点包括已经确定的锚点；或

所述指定锚点为所述待处理图像的边缘上的像素点。

3.根据权利要求2所述的路径规划方法，其特征在于，所述将所述滑动窗口对应的窗口图像与预设路径模板匹配，确定所述滑动窗口的遍历方向以及与所述中心点相连的下一锚点，包括：

根据所述中心点确定所述滑动窗口的遍历方向；

获取所述遍历方向所指示的多个预设路径模板；

将所述滑动窗口对应的窗口图像与所述多个预设路径模板进行匹配，以匹配得到与所述中心点相连的下一锚点。

4.根据权利要求1所述的路径规划方法，其特征在于，所述根据所述多个像素点的像素值，从所述多个像素点中确定起始锚点，包括：

从所述多个像素点中获取满足预设像素阈值的目标像素点；

从所述多个像素点中获取所述目标像素点的相邻像素点；

当所述相邻像素点的像素值与所述目标像素点的像素值不相同时，将所述目标像素点确定为起始锚点。

5.根据权利要求4所述的路径规划方法，其特征在于，所述方法还包括：

对所述目标像素点进行标记的步骤；

所述从所述多个像素点中获取所述目标像素点的相邻像素点的步骤中，所述相邻像素点为未标记的像素点。

6.根据权利要求5所述的路径规划方法，其特征在于，所述对所述目标像素点进行标记的步骤，包括：

将每个所述目标像素点的像素值设置为预设的像素值；

或者，对每个所述目标像素点进行索引号标记。

7.根据权利要求1-6任一项所述的路径规划方法，其特征在于，所述获取工作区域的待处理图像，包括：

获取工作区域的原始图像，所述原始图像中各个像素点的像素值包括多个颜色通道的像素值；

获取所述多个颜色通道的平均像素值，将所述平均像素值作为各个所述像素点的灰度值；

根据各个所述像素点对应的灰度值，生成所述原始图像对应的灰度图像；

当所述灰度图像中任一所述像素点的灰度值大于预设灰度像素阈值时，将所述灰度图像中像素点的像素值更新为第一像素值；

当所述灰度图像中任一像素点的灰度值小于预设灰度像素阈值时，将所述灰度图像中像素点的像素值更新为第二像素值；

基于更新像素值后的各像素点得到待处理图像。

8.一种路径规划装置，其特征在于，包括：

图像获取模块，用于获取工作区域的待处理图像，所述待处理图像包括多个像素点；

起始锚点确定模块，用于根据所述多个像素点的像素值，从所述多个像素点中确定起始锚点；

窗口滑动模块，用于通过滑动窗口在所述待处理图像中进行遍历，并将所述滑动窗口在遍历过程中对应的各窗口图像与预设路径模板匹配，以得到匹配的锚点；

路径生成模块，用于根据所述起始锚点和匹配的锚点生成所述工作区域中的工作路径。

9.一种计算机可读介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至7中任意一项所述的路径规划方法。

10.一种电子设备，其特征在于，包括：

处理器；以及

存储器，用于存储所述处理器的可执行指令；

其中，所述处理器执行所述可执行指令使得所述电子设备执行权利要求1至7中任意一项所述的路径规划方法。

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