CN117848352B - 一种基于计算机视觉的辅助定位系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于计算机视觉的辅助定位系统，尤其涉及机器人辅助定位技术领域，包括，信息获取模块，用以周期性获取运输机器人的路径信息、行驶图像、行驶速度和已行驶距离；路径分析模块，用以根据路径信息对目标相对位置进行分析；图像分析模块，用以根据目标相对位置和行驶图像对目标位置和偏移角度进行分析；辅助定位模块，用以根据已行驶距离、目标位置和偏移角度对辅助路径信息进行分析；行驶控制模块，用以根据路径信息和辅助路径信息控制运输机器人行驶。本发明实现了对机器人预设参数和机器人定位的分析，解决了现有技术在存在的对机器人工作目标辅助定位分析效率低，分析不准确的问题。

Description

一种基于计算机视觉的辅助定位系统

技术领域

本发明涉及机器人辅助定位技术领域，尤其涉及一种基于计算机视觉的辅助定位系统。

背景技术

随着科技的发展，机器人被运用到各行各业当中，目前运输机器人都是按照用户输入的预设路径，行驶至目标地点等待运输货物，由于工作的偏差可能导致机器人行驶位置不准确，使机器人与待运输货物距离较远，以影响工作效率。

中国专利公开号：CN110322508B公开了一种一种基于计算机视觉的辅助定位方法，包括：获取第一图像并对第一图像进行预处理；对第一图像进行HSV色彩空间转化，获取所有像素点的HSV特性值；根据第一图像像素点的HSV特性值进行标识物提取；以第一图像的中心点为原点建立坐标系，获取提取到的标识物的像素点坐标并判断标识物是否合法，若合法，则通过标识物的坐标进行标识物对准计算，获取摄像头的位置。该发明实现了对目标颜色的识别以实现对机械臂的控制，未实现用户对机器人设置参数和机器人定位的分析，存在对机器人工作目标辅助定位分析效率低，分析不准确的问题。

发明内容

为此，本发明提供一种基于计算机视觉的辅助定位系统，用以克服现有技术中对机器人工作目标辅助定位分析效率低，分析不准确的问题。

为实现上述目的，本发明提供一种基于计算机视觉的辅助定位系统，包括：

信息获取模块，用以根据采集周期周期性获取运输机器人的路径信息、行驶图像和行驶速度，还用以获取运输周期内的已行驶距离；

路径分析模块，用以根据路径信息对目标相对位置进行分析；

图像分析模块，用以根据目标相对位置和行驶速度对目标位置进行分析，还用以根据目标位置对偏移角度进行分析，还用以对根据运输周期内的目标相对位置对目标位置的分析过程进行调整；

辅助定位模块，用以根据已行驶距离、目标位置和偏移角度对辅助路径信息进行分析；所述辅助定位模块设有辅助定位单元，其用以根据已行驶距离、目标位置和偏移角度对旋转角度和辅助行驶距离进行分析；所述辅助定位模块设有偏移调整单元，其用以根据采集周期的旋转角度对偏移角度的分析过程进行调整；所述辅助定位模块设有分析优化单元，其用以将方向角度和偏移角度进行比对，并根据比对结果对下一采集周期目标位置和偏移角度的调整过程进行优化；所述辅助定位模块设有分析校正单元，其用以将当前采集周期的辅助行驶距离与上一采集周期的辅助行驶距离进行比对，并根据比对结果对旋转角度的分析优化进行优化；

行驶控制模块，用以根据路径信息和辅助路径信息控制运输机器人行驶。

进一步地，所述路径分析模块设有平面生成单元，其用以根据当前位置、终点位置、路径距离和转向信息对路径平面进行分析，所述平面生成单元以当前位置作为坐标原点，将当前位置与终点位置的连线作为y轴，将经过坐标原点且垂直于当前位置与终点位置连线的线作为x轴，建立平面直角坐标系，坐标系中每上下相邻或左右相邻的坐标点之间的距离表示1厘米，根据路径距离和转向信息构建连接当前位置与终点位置的曲线，将平面直角坐标系以及连接当前位置与终点位置的曲线作为路径平面；

所述路径分析模块设有方向分析单元，其用以根据路径平面对方向角度进行分析，所述方向分析单元根据当前位置与终点位置的曲线坐标对端点坐标进行分析，其中：

当[yi-y(i-1)]/[xi-x(i-1)]=[yi-y(i+1)]/[xi-x(i+1)]时，所述方向分析单元判定斜率相同，不对端点坐标进行分析；

当[yi-y(i-1)]/[xi-x(i-1)]≠[yi-y(i+1)]/[xi-x(i+1)]时，所述方向分析单元判定斜率不同，将当前分析的(xi,yi)作为端点坐标，记做(xa,ya)，并不再对其他未分析的当前位置与终点位置的曲线坐标进行分析；

所述方向分析单元根据端点坐标对方向角度进行分析，其中：

当xa=0时，所述方向分析单元判定方向角度为θ=90°；

当xa≠0时，所述方向分析单元判定方向角度为θ=arctan(ya/xa)；

所述路径分析模块设有位置分析单元，其用以根据方向角度对目标相对位置进行分析，其中：

当θ＜90°时，所述位置分析单元判定目标相对位置为行驶方向左侧；

当θ=90°时，所述位置分析单元判定目标相对位置为行驶方向正前方；

当θ＞90°时，所述位置分析单元判定目标相对位置为行驶方向右侧。

进一步地，所述图像分析模块设有区域分析单元，其用以根据目标相对位置和行驶图像对模糊目标区域进行分析，其中：

当目标相对位置为行驶方向右侧时，所述区域分析单元提取行驶图像中满足X＞X_max×cosθ的坐标点作为模糊目标区域；

当目标相对位置为行驶方向左侧时，所述区域分析单元提取行驶图像中满足X＜X_max×sinθ的坐标点作为模糊目标区域；

当目标相对位置为行驶方向正前方时，所述区域分析单元提取行驶图像中满足X_max×0.25＜X＜X_max×0.75的坐标点作为模糊目标区域。

进一步地，所述图像分析模块还设有位置分析单元，其用以根据目标区域和行驶速度通过位置分析公式对目标位置进行分析，所述位置分析单元设有位置分析公式如下：

L=V×T×sinθ×St/[St-S(t-1)]

其中，L表示目标位置，V表示行驶速度，T表示采集周期时长，St表示当前分析采集周期目标区域中像素点数量，S(t-1)表示上一采集周期目标区域中像素点数量，t表示采集周期编号。

进一步地，所述图像分析模块还设有位置调整单元，其用以根据各运输周期内模糊目标区域和目标区域的数量对目标位置的分析过程进行调整，调整后的目标位置为L1，设定L1=L×e^(N1-N2)/N1，其中，N1表示各运输周期内模糊目标区域的数量，N2表示各运输周期内目标区域的数量。

进一步地，所述偏移分析单元根据目标区域对偏移角度进行分析，所述偏移分析单元分别计算目标区域中横坐标和纵坐标的平均值，并根据计算结果通过偏移计算公式计算偏移角度，所述偏移分析单元设有偏移计算公式如下：

λ=arctan[Ya/(Xa-X_max/2)]

其中，λ表示偏移角度，Ya表示目标区域中纵坐标的平均值，设定Ya=(Y1+Y2+...+YSt)/St，Y1表示目标区域中第一个像素点的纵坐标值，Y2表示目标区域中第二个像素点的纵坐标值，YSt表示目标区域中最后一个点的纵坐标值，Xa表示目标区域中横坐标的平均值，设定Xa=(X1+X2+...+XSt)/St，X1表示目标区域中第一个像素点的横坐标值，X2表示目标区域中第二个像素点的横坐标值，XSt表示目标区域中最后一个点的横坐标值。

进一步地，所述辅助定位单元根据已行驶距离、目标位置和偏移角度对辅助路径信息进行分析，其中：

当R1-R2＜L×sinλ且λ＜90°时，所述辅助定位单元分析辅助路径信息为运输机器人旋转角度为ω1，旋转后向前行驶P的距离；

当R1-R2＜L×sinλ且λ=90°时，所述辅助定位单元分析辅助路径信息为运输机器人向前行驶P的距离；

当R1-R2＜L×sinλ且λ＞90°时，所述辅助定位单元分析辅助路径信息为运输机器人向右旋转ω2角度后，旋转后向前行驶P的距离；

其中，R1表示路径距离，R2表示已行驶距离，ω1表示第一旋转角度，设定ω1=90-λ，ω2表示第二旋转角度，设定ω2=λ-90，P表示辅助行驶距离，设定P=L-R1+R2。

进一步地，所述偏移调整单元根据各采集周期的旋转角度对偏移角度的分析过程进行调整，调整后的偏移角度为λ1，设定λ1=λ×cos(ωa/90)；其中，ωa表示各采集周期的旋转角度平均值。

进一步地，所述分析优化单元将方向角度和偏移角度进行比对，并根据比对结果对下一采集周期目标位置和偏移角度的调整过程进行优化，其中：

当λ＞θ时，所述分析优化单元判定图像分析不准确，对目标位置的调整过程进行优化，优化后的目标位置为L2，设定L2=L1×sinλ/sinθ；

当λ＜θ时，所述分析优化单元判定偏移角度分析不准确，对偏移角度的调整过程进行优化，优化后的偏移角度为λ2，设定λ2=λ1×log(L/V/T+1)；

当λ=θ时，所述分析优化单元判定图像和路径分析准确，不对目标位置和旋转角度的分析过程进行调整。

进一步地，所述分析校正单元前采集周期的辅助行驶距离与上一采集周期的辅助行驶距离进行比对，并根据比对结果对目标位置的优化过程进行校正，其中：

当α1≤Pt/P(t-1)≤α2时，所述分析校正单元判定辅助行驶距离波动小，不对目标位置的优化过程进行校正；

当Pt/P(t-1)＜α1或Pt/P(t-1)＞α2时，所述分析校正单元判定辅助行驶距离波动大，对目标位置的优化过程进行校正，校正后的目标位置为L3，设定L3=L2×P(t-1)/Pt；

其中，Pt表示前采集周期的辅助行驶距离，P(t-1)表示上一采集周期的辅助行驶距离。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于，通过所述信息获取模块对路径信息、行驶图像、行驶速度和已行驶距离的获取，以提高信息获取的准确度，从而提高机器人工作目标辅助定位的分析效率，提高分析的准确度，通过所述路径分析模块对路径信息的分析，以分析出目标相对位置，实现对机器人行驶路径的分析，并用目标相对位置表示机器人行驶方向上与目标位置的关系，从而提高机器人工作目标辅助定位的分析效率，提高分析的准确度，通过所述图像分析模块对目标相对位置和行驶图像的分析，以分析出目标位置和偏移角度，实现对机器人行驶前方图像的实时分析，从而提高机器人工作目标辅助定位的分析效率，提高分析的准确度，通过所述辅助定位模块对已行驶距离、目标位置和偏移角度的分析，以对路径信息进行分析，用路径信息表示机器人到达路径终点时，应继续移动的方向和距离，从而提高机器人工作目标辅助定位的分析效率，提高分析的准确度，通过所述行驶控制模块对路径信息和辅助路径信息的分析，以在机器人到达路径终点时，控制机器人移动，使机器人更靠近目标位置，从而提高机器人工作目标辅助定位的分析效率，提高分析的准确度。

附图说明

图1为本实施例基于计算机视觉的辅助定位系统的结构框图；

图2为本实施例路径分析模块的结构框图；

图3为本实施例图像分析模块的结构框图；

图4为本实施例辅助定位模块的结构框图。

具体实施方式

为了使本发明的目的和优点更加清楚明白，下面结合实施例对本发明作进一步描述；应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。

下面参照附图来描述本发明的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本发明的技术原理，并非在限制本发明的保护范围。

此外，还需要说明的是，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

请参阅图1所示，其为本实施例一种基于计算机视觉的辅助定位系统，包括：

信息获取模块，用以根据采集周期周期性获取运输机器人的路径信息、行驶图像和行驶速度，还用以获取运输周期内的已行驶距离，所述路径信息包括当前位置、终点位置、路径距离和转向信息，所述行驶图像为运输机器人行驶中拍摄的路径前方的图像，所述路径信息和位置信息的获取方式为用户交互输入，所述行驶图像的获取方式为通过安装于运输机器人方向角度上的摄像头拍摄获取，所述已行驶距离为运输机器人运输周期内从第一个采集周期到当前采集周期的已行驶距离，所述路径距离和已行驶距离的单位为厘米，本实施例中采集周期设置为1秒，本实施例中不对采集周期的设置作具体限定，本领域技术人员可自由设置，如还可设置为0.5秒、1.5秒和2秒等，采集周期的设置应满足小于3秒，所述运输周期为运输机器人按照路径信息行驶至终点位置的周期；

路径分析模块，用以根据路径信息对目标相对位置进行分析，路径分析模块与所述信息获取模块连接；

图像分析模块，用以根据目标相对位置和行驶速度对目标位置进行分析，还用以根据目标位置对偏移角度进行分析，还用以对根据运输周期内的目标相对位置对目标位置的分析过程进行调整，图像分析模块与所述路径分析模块连接；

辅助定位模块，用以根据已行驶距离、目标位置和偏移角度对辅助路径信息进行分析，所述辅助路径信息包括旋转角度和辅助行驶距离，辅助定位模块与所述图像分析模块连接；

行驶控制模块，用以根据路径信息和辅助路径信息控制运输机器人行驶，行驶控制模块与所述辅助定位模块连接。

请参阅图2所示，所述路径分析模块包括：

平面生成单元，用以根据路径信息对路径平面进行分析；

方向分析单元，用以根据路径平面对方向角度进行分析，方向分析单元与所述平面生成单元连接；

位置分析单元，用以根据方向角度对目标相对位置进行分析，位置分析单元与所述方向分析单元连接。

请参阅图3所示，所述图像分析模块包括：

区域分析单元，用以根据目标相对位置和行驶图像对模糊目标区域进行分析；

目标识别单元，用以根据预设目标轮廓和模糊目标区域对目标区域进行分析，目标识别单元与所述区域分析单元连接；

位置分析单元，用以根据目标区域和行驶速度对目标位置进行分析，位置分析单元与所述目标识别单元连接；

位置调整单元，用以根据运输周期内模糊目标区域和目标区域的数量对目标位置的分析过程进行调整，位置调整单元与所述位置分析单元连接；

偏移分析单元，用以根据目标区域对偏移角度进行分析，偏移分析单元与所述位置调整单元连接。

请参阅图4所示，所述辅助定位模块包括：

辅助定位单元，用以根据已行驶距离、目标位置和偏移角度对旋转角度和辅助行驶距离进行分析；

偏移调整单元，用以根据各采集周期的旋转角度对偏移角度的分析过程进行调整，偏移调整单元与所述辅助定位单元连接；

分析优化单元，用以将方向角度和偏移角度进行比对，并根据比对结果对下一采集周期目标位置和偏移角度的调整过程进行优化，分析优化单元与所述偏移调整单元连接；

分析校正单元，用以将当前采集周期的辅助行驶距离与上一采集周期的辅助行驶距离进行比对，并根据比对结果对旋转角度的分析优化进行优化，分析校正单元与所述分析优化单元连接。

具体而言，本实施例中通过所述信息获取模块对路径信息、行驶图像、行驶速度和已行驶距离的获取，以提高信息获取的准确度，从而提高机器人工作目标辅助定位的分析效率，提高分析的准确度，通过所述路径分析模块对路径信息的分析，以分析出目标相对位置，实现对机器人行驶路径的分析，并用目标相对位置表示机器人行驶方向上与目标位置的关系，从而提高机器人工作目标辅助定位的分析效率，提高分析的准确度，通过所述图像分析模块对目标相对位置和行驶图像的分析，以分析出目标位置和偏移角度，实现对机器人行驶前方图像的实时分析，从而提高机器人工作目标辅助定位的分析效率，提高分析的准确度，通过所述辅助定位模块对已行驶距离、目标位置和偏移角度的分析，以对路径信息进行分析，用路径信息表示机器人到达路径终点时，应继续移动的方向和距离，从而提高机器人工作目标辅助定位的分析效率，提高分析的准确度，通过所述行驶控制模块对路径信息和辅助路径信息的分析，以在机器人到达路径终点时，控制机器人移动，使机器人更靠近目标位置，从而提高机器人工作目标辅助定位的分析效率，提高分析的准确度。

具体而言，本实施例中所述平面生成单元根据当前位置、终点位置、路径距离和转向信息对路径平面进行分析，所述平面生成单元以当前位置作为坐标原点，将当前位置与终点位置的连线作为y轴，将经过坐标原点且垂直于当前位置与终点位置连线的线作为x轴，建立平面直角坐标系，坐标系中每上下相邻或左右相邻的坐标点之间的距离表示1厘米，根据路径距离和转向信息构建连接当前位置与终点位置的曲线，将平面直角坐标系以及连接当前位置与终点位置的曲线作为路径平面。

具体而言，本实施例中通过所述平面生成单元对对路径信息的分析，以用平面直角坐标系表示出机器人的行驶路径，并根据机器人当前位置坐标系进行实时调整，从而提高机器人工作目标辅助定位的分析效率，提高分析的准确度。

具体而言，本实施例中所述方向分析单元根据路径平面对方向角度进行分析，所述方向分析单元根据当前位置与终点位置的曲线坐标对端点坐标进行分析，其中：

当[yi-y(i-1)]/[xi-x(i-1)]=[yi-y(i+1)]/[xi-x(i+1)]时，所述方向分析单元判定斜率相同，不对端点坐标进行分析；

当[yi-y(i-1)]/[xi-x(i-1)]≠[yi-y(i+1)]/[xi-x(i+1)]时，所述方向分析单元判定斜率不同，将当前分析的(xi,yi)作为端点坐标，记做(xa,ya)，并不再对其他未分析的当前位置与终点位置的曲线坐标进行分析；

其中，(xi,yi)表示当前位置与终点位置的曲线中各坐标点的坐标，i表示坐标编号，其取值范围为：i={i∈D|i∈N₊},(x0,y0)表示坐标原点，(x1,y1)表示与(x0,y0)相邻的当前位置与终点位置的曲线坐标对端点坐标，(x2,y2)表示与(x1,y1)相邻的当前位置与终点位置的曲线坐标对端点坐标，坐标编号相邻表示坐标点位置相邻。

具体而言，本实施例中所述方向分析单元根据端点坐标对方向角度进行分析，其中：

当xa=0时，所述方向分析单元判定方向角度为θ=90°；

当xa≠0时，所述方向分析单元判定方向角度为θ=arctan(ya/xa)。

具体而言，本实施例中通过所述方向分析单元对相邻坐标点斜率的分析，以判断出机器人在当前位置是否存在转向行为，并分析出方向角度，用方向角度表示机器人当前行驶方向，从而提高机器人工作目标辅助定位的分析效率，提高分析的准确度。

具体而言，本实施例中所述位置分析单元根据方向角度对目标相对位置进行分析，其中：

当θ＜90°时，所述位置分析单元判定目标相对位置为行驶方向左侧；

当θ=90°时，所述位置分析单元判定目标相对位置为行驶方向正前方；

当θ＞90°时，所述位置分析单元判定目标相对位置为行驶方向右侧。

具体而言，本实施例中通过所述位置分析单元对方向角度的分，以分析出目标相对位置，用目标相对位置表示机器人行驶方向上与目标位置的关系，从而提高机器人工作目标辅助定位的分析效率，提高分析的准确度。

具体而言，本实施例中所述区域分析单元将行驶图像左下角像素点作为坐标原点，将与坐标原点相邻的两条边作为x轴和y轴，建立平面直角坐标系，用坐标点表示行驶图像中各像素点的位置。

具体而言，本实施例中所述区域分析单元根据目标相对位置和行驶图像对模糊目标区域进行分析，其中：

当目标相对位置为行驶方向右侧时，所述区域分析单元提取行驶图像中满足X＞X_max×cosθ的坐标点作为模糊目标区域；

当目标相对位置为行驶方向左侧时，所述区域分析单元提取行驶图像中满足X＜X_max×sinθ的坐标点作为模糊目标区域；

当目标相对位置为行驶方向正前方时，所述区域分析单元提取行驶图像中满足X_max×0.25＜X＜X_max×0.75的坐标点作为模糊目标区域；

其中，X表示行驶图像中各坐标点的横坐标，X_max表示行驶图像中横坐标最大值。

具体而言，本实施例中通过所述区域分析单元对目标相对位置和行驶图像的分析，以分析出模糊目标区域，用模糊目标区域表示目标可能存在的区域位置，以缩小对行驶图像的分析范围，减少无关的分析数据，从而提高机器人工作目标辅助定位的分析效率，提高分析的准确度。

具体而言，本实施例中所述目标识别单元根据将预设目标轮廓与模糊目标区域进行匹配，并根据匹配结果对目标区域进行分析，其中：

当模糊目标区域中存在预设目标轮廓时，所述目标识别单元提取模糊目标区域中预设目标轮廓覆盖的区域作为目标区域；

当模糊目标区域中不存在预设目标轮廓时，所述目标识别单元判定目标区域不存在。

具体而言，本实施例中通过所述目标识别单元对预设目标轮廓和模糊目标区域的匹配，以识别出模糊目标区域中的目标区域，实现对图像中的目标识别，从而提高机器人工作目标辅助定位的分析效率，提高分析的准确度。

具体而言，本实施例中所述位置分析单元根据目标区域和行驶速度通过位置分析公式对目标位置进行分析，所述位置分析单元设有位置分析公式如下：

L=V×T×sinθ×St/[St-S(t-1)]

其中，L表示目标位置，V表示行驶速度，T表示采集周期时长，St表示当前分析采集周期目标区域中像素点数量，S(t-1)表示上一采集周期目标区域中像素点数量，t表示采集周期编号。

具体而言，本实施例中通过所述位置分析单元对目标区域和行驶速度的分析，以分析出目标位置，通过对机器人行驶过程中相邻采集周期 的比对和机器人行驶距离的分析，以用目标位置表示通过行驶图像分析出的目标与机器人的距离，从而提高机器人工作目标辅助定位的分析效率，提高分析的准确度。

具体而言，本实施例中所述位置调整单元根据运输周期内模糊目标区域和目标区域的数量对目标位置的分析过程进行调整，调整后的目标位置为L1，设定L1=L×e^(N1-N2)/N1，其中，N1表示各运输周期内模糊目标区域的数量，N2表示各运输周期内目标区域的数量。

具体而言，本实施例中通过所述位置调整单元对运输周期内模糊目标区域和目标区域的数量的分析，以对目标位置进行调整，使目标位置与机器人运行运输周期内出现的识别误差相关，从而提高机器人工作目标辅助定位的分析效率，提高分析的准确度。

具体而言，本实施例中所述偏移分析单元根据目标区域对偏移角度进行分析，所述偏移分析单元分别计算目标区域中横坐标和纵坐标的平均值，并根据计算结果通过偏移计算公式计算偏移角度，所述偏移分析单元设有偏移计算公式如下：

λ=arctan[Ya/(Xa-X_max/2)]

其中，λ表示偏移角度，Ya表示目标区域中纵坐标的平均值，设定Ya=(Y1+Y2+...+YSt)/St，Y1表示目标区域中第一个像素点的纵坐标值，Y2表示目标区域中第二个像素点的纵坐标值，YSt表示目标区域中最后一个点的纵坐标值，Xa表示目标区域中横坐标的平均值，设定Xa=(X1+X2+...+XSt)/St，X1表示目标区域中第一个像素点的横坐标值，X2表示目标区域中第二个像素点的横坐标值，XSt表示目标区域中最后一个点的横坐标值。

具体而言，本实施例中通过所述偏移分析对目标区域的分析，以分析出偏移角度，用偏移角度表示行驶图像中目标区域的相对位置，从而提高机器人工作目标辅助定位的分析效率，提高分析的准确度。

具体而言，本实施例中所述辅助定位单元根据已行驶距离、目标位置和偏移角度对辅助路径信息进行分析，其中：

当R1-R2＜L×sinλ且λ＜90°时，所述辅助定位单元分析辅助路径信息为运输机器人旋转角度为ω1，旋转后向前行驶P的距离；

当R1-R2＜L×sinλ且λ=90°时，所述辅助定位单元分析辅助路径信息为运输机器人向前行驶P的距离；

当R1-R2＜L×sinλ且λ＞90°时，所述辅助定位单元分析辅助路径信息为运输机器人向右旋转ω2角度后，旋转后向前行驶P的距离；

其中，R1表示路径距离，R2表示已行驶距离，ω1表示第一旋转角度，设定ω1=90-λ，ω2表示第二旋转角度，设定ω2=λ-90，P表示辅助行驶距离，设定P=L-R1+R2。

具体而言，本实施例中通过所述辅助定位单元对已行驶距离、目标位置和偏移角度的分析以分析出旋转角度和辅助行驶距离，用旋转角度表示机器人应行驶的方向，用辅助行驶距离表示机器人的行驶距离，从而提高机器人工作目标辅助定位的分析效率，提高分析的准确度。

具体而言，本实施例中所述偏移调整单元根据各采集周期的旋转角度对偏移角度的分析过程进行调整，调整后的偏移角度为λ1，设定λ1=λ×cos(ωa/90)；其中，ωa表示各采集周期的旋转角度平均值。

具体而言，本实施例中通过所述偏移调整单元对各采集周期的旋转角度的分析，以对偏移角度的分析过程进行调整，使偏移角度与各采集周期的旋转角度平均值相关，以减小各采集周期分析出的旋转角度的波动偏差对，从而提高机器人工作目标辅助定位的分析效率，提高分析的准确度。

具体而言，本实施例中所述分析优化单元将方向角度和偏移角度进行比对，并根据比对结果对下一采集周期目标位置和偏移角度的调整过程进行优化，其中：

当λ＞θ时，所述分析优化单元判定图像分析不准确，对目标位置的调整过程进行优化，优化后的目标位置为L2，设定L2=L1×sinλ/sinθ；

当λ＜θ时，所述分析优化单元判定偏移角度分析不准确，对偏移角度的调整过程进行优化，优化后的偏移角度为λ2，设定λ2=λ1×log(L/V/T+1)；

当λ=θ时，所述分析优化单元判定图像和路径分析准确，不对目标位置和旋转角度的分析过程进行调整。

具体而言，本实施例中所述分析优化单元对方向角度和偏移角度的分析，以对下一采集周期目标位置和偏移角度的调整过程进行优化，使目标位置与偏移角度和方向角度的比值相关，使偏移角度趋近于方向角度，保证路径分析和图像分析数据的相关性，从而提高机器人工作目标辅助定位的分析效率，提高分析的准确度。

具体而言，本实施例中所述分析校正单元前采集周期的辅助行驶距离与上一采集周期的辅助行驶距离进行比对，并根据比对结果对目标位置的优化过程进行校正，其中：

当α1≤Pt/P(t-1)≤α2时，所述分析校正单元判定辅助行驶距离波动小，不对目标位置的优化过程进行校正；

当Pt/P(t-1)＜α1或Pt/P(t-1)＞α2时，所述分析校正单元判定辅助行驶距离波动大，对目标位置的优化过程进行校正，校正后的目标位置为L3，设定L3=L2×P(t-1)/Pt；

其中，Pt表示前采集周期的辅助行驶距离，P(t-1)表示上一采集周期的辅助行驶距离。

具体而言，本实施例中通过所述分析校正单元对辅助行驶距离的分析，以对目标位置进行校正，使目标位置与相邻采集周期分析出的辅助行驶距离的波动相关，从而提高机器人工作目标辅助定位的分析效率，提高分析的准确度。

具体而言，本实施例中所述行驶控制模块根据路径信息和辅助路径信息控制运输机器人行驶，其中：

当当前位置与终点位置相同时，所述行驶控制模块根据辅助路径信息控制运输机器人行驶；

当当前位置与终点位置不同时，所述行驶控制模块不控制运输机器人行驶。

至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征做出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种基于计算机视觉的辅助定位系统，其特征在于，包括：

信息获取模块，用以根据采集周期周期性获取运输机器人的路径信息、行驶图像和行驶速度，还用以获取运输周期内的已行驶距离；

路径分析模块，用以根据路径信息对目标相对位置进行分析；

图像分析模块，用以根据目标相对位置和行驶速度对目标位置进行分析，还用以根据目标位置对偏移角度进行分析，还用以对根据运输周期内的目标相对位置对目标位置的分析过程进行调整；

辅助定位模块，用以根据已行驶距离、目标位置和偏移角度对辅助路径信息进行分析；所述辅助定位模块设有辅助定位单元，其用以根据已行驶距离、目标位置和偏移角度对旋转角度和辅助行驶距离进行分析；所述辅助定位模块设有偏移调整单元，其用以根据采集周期的旋转角度对偏移角度的分析过程进行调整；所述辅助定位模块设有分析优化单元，其用以将方向角度和偏移角度进行比对，并根据比对结果对下一采集周期目标位置和偏移角度的调整过程进行优化；所述辅助定位模块设有分析校正单元，其用以将当前采集周期的辅助行驶距离与上一采集周期的辅助行驶距离进行比对，并根据比对结果对旋转角度的分析优化进行优化；

行驶控制模块，用以根据路径信息和辅助路径信息控制运输机器人行驶；

所述图像分析模块还设有位置分析单元，其用以根据目标区域和行驶速度通过位置分析公式对目标位置进行分析，所述位置分析单元设有位置分析公式如下：

L=V×T×sinθ×St/[St-S(t-1)]

其中，L表示目标位置，V表示行驶速度，T表示采集周期时长，St表示当前分析采集周期目标区域中像素点数量，S(t-1)表示上一采集周期目标区域中像素点数量，t表示采集周期编号，θ表示方向角度；

所述图像分析模块还设有位置调整单元，其用以根据各运输周期内模糊目标区域和目标区域的数量对目标位置的分析过程进行调整，调整后的目标位置为L1，设定L1=L×e^{(N1 -N2)/N1}，其中，N1表示各运输周期内模糊目标区域的数量，N2表示各运输周期内目标区域的数量；

所述图像分析模块还设有偏移分析单元，其用以根据目标区域对偏移角度进行分析，所述偏移分析单元分别计算目标区域中横坐标和纵坐标的平均值，并根据计算结果通过偏移计算公式计算偏移角度，所述偏移分析单元设有偏移计算公式如下：

λ=arctan[Ya/(Xa-X_max/2)]

其中，λ表示偏移角度，Ya表示目标区域中纵坐标的平均值，设定Ya=(Y1+Y2+...+YSt)/St，Y1表示目标区域中第一个像素点的纵坐标值，Y2表示目标区域中第二个像素点的纵坐标值，YSt表示目标区域中最后一个点的纵坐标值，Xa表示目标区域中横坐标的平均值，设定Xa=(X1+X2+...+XSt)/St，X1表示目标区域中第一个像素点的横坐标值，X2表示目标区域中第二个像素点的横坐标值，XSt表示目标区域中最后一个点的横坐标值，X_max表示行驶图像中横坐标最大值。

2.根据权利要求1所述的基于计算机视觉的辅助定位系统，其特征在于，所述路径分析模块设有平面生成单元，其用以根据当前位置、终点位置、路径距离和转向信息对路径平面进行分析，所述平面生成单元以当前位置作为坐标原点，将当前位置与终点位置的连线作为y轴，将经过坐标原点且垂直于当前位置与终点位置连线的线作为x轴，建立平面直角坐标系，坐标系中每上下相邻或左右相邻的坐标点之间的距离表示1厘米，根据路径距离和转向信息构建连接当前位置与终点位置的曲线，将平面直角坐标系以及连接当前位置与终点位置的曲线作为路径平面；

所述路径分析模块设有方向分析单元，其用以根据路径平面对方向角度进行分析，所述方向分析单元根据当前位置与终点位置的曲线坐标对端点坐标进行分析，其中：

当[yi-y(i-1)]/[xi-x(i-1)]=[yi-y(i+1)]/[xi-x(i+1)]时，所述方向分析单元判定斜率相同，不对端点坐标进行分析；

当[yi-y(i-1)]/[xi-x(i-1)]≠[yi-y(i+1)]/[xi-x(i+1)]时，所述方向分析单元判定斜率不同，将当前分析的(xi,yi)作为端点坐标，记做(xa,ya)，并不再对其他未分析的当前位置与终点位置的曲线坐标进行分析；

其中，(xi,yi)表示当前位置与终点位置的曲线中各坐标点的坐标，i表示坐标编号，其取值范围为：i={i∈D|i∈N₊},(x0,y0)表示坐标原点，(x1,y1)表示与(x0,y0)相邻的当前位置与终点位置的曲线坐标对端点坐标，(x2,y2)表示与(x1,y1)相邻的当前位置与终点位置的曲线坐标对端点坐标，坐标编号相邻表示坐标点位置相邻；

所述方向分析单元根据端点坐标对方向角度进行分析，其中：

当xa=0时，所述方向分析单元判定方向角度为θ=90°；

当xa≠0时，所述方向分析单元判定方向角度为θ=arctan(ya/xa)；

所述路径分析模块设有位置分析单元，其用以根据方向角度对目标相对位置进行分析，其中：

当θ＜90°时，所述位置分析单元判定目标相对位置为行驶方向左侧；

当θ=90°时，所述位置分析单元判定目标相对位置为行驶方向正前方；

当θ＞90°时，所述位置分析单元判定目标相对位置为行驶方向右侧。

3.根据权利要求2所述的基于计算机视觉的辅助定位系统，其特征在于，所述图像分析模块设有区域分析单元，其用以根据目标相对位置和行驶图像对模糊目标区域进行分析，其中：

当目标相对位置为行驶方向右侧时，所述区域分析单元提取行驶图像中满足X＞X_max×cosθ的坐标点作为模糊目标区域；

当目标相对位置为行驶方向左侧时，所述区域分析单元提取行驶图像中满足X＜X_max×sinθ的坐标点作为模糊目标区域；

当目标相对位置为行驶方向正前方时，所述区域分析单元提取行驶图像中满足X_max×0.25＜X＜X_max×0.75的坐标点作为模糊目标区域；

其中，X表示行驶图像中各坐标点的横坐标，X_max表示行驶图像中横坐标最大值。

4.根据权利要求3所述的基于计算机视觉的辅助定位系统，其特征在于，所述辅助定位单元根据已行驶距离、目标位置和偏移角度对辅助路径信息进行分析，其中：

当R1-R2＜L×sinλ且λ＜90°时，所述辅助定位单元分析辅助路径信息为运输机器人旋转角度为ω1，旋转后向前行驶P的距离；

当R1-R2＜L×sinλ且λ=90°时，所述辅助定位单元分析辅助路径信息为运输机器人向前行驶P的距离；

当R1-R2＜L×sinλ且λ＞90°时，所述辅助定位单元分析辅助路径信息为运输机器人向右旋转ω2角度后，旋转后向前行驶P的距离；

其中，R1表示路径距离，R2表示已行驶距离，ω1表示第一旋转角度，设定ω1=90°-λ，ω2表示第二旋转角度，设定ω2=λ-90°，P表示辅助行驶距离，设定P=L-R1+R2。

5.根据权利要求4所述的基于计算机视觉的辅助定位系统，其特征在于，所述偏移调整单元根据各采集周期的旋转角度对偏移角度的分析过程进行调整，调整后的偏移角度为λ1，设定λ1=λ×cos(ωa/90)；其中，ωa表示各采集周期的旋转角度平均值。

6.根据权利要求5所述的基于计算机视觉的辅助定位系统，其特征在于，所述分析优化单元将方向角度和偏移角度进行比对，并根据比对结果对下一采集周期目标位置和偏移角度的调整过程进行优化，其中：

当λ＞θ时，所述分析优化单元判定图像分析不准确，对目标位置的调整过程进行优化，优化后的目标位置为L2，设定L2=L1×sinλ/sinθ；

当λ＜θ时，所述分析优化单元判定偏移角度分析不准确，对偏移角度的调整过程进行优化，优化后的偏移角度为λ2，设定λ2=λ1×log(L/V/T+1)；

当λ=θ时，所述分析优化单元判定图像和路径分析准确，不对目标位置和旋转角度的分析过程进行调整。

7.根据权利要求6所述的基于计算机视觉的辅助定位系统，其特征在于，所述分析校正单元前采集周期的辅助行驶距离与上一采集周期的辅助行驶距离进行比对，并根据比对结果对目标位置的优化过程进行校正，其中：

当α1≤Pt/P(t-1)≤α2时，所述分析校正单元判定辅助行驶距离波动小，不对目标位置的优化过程进行校正；

当Pt/P(t-1)＜α1或Pt/P(t-1)＞α2时，所述分析校正单元判定辅助行驶距离波动大，对目标位置的优化过程进行校正，校正后的目标位置为L3，设定L3=L2×P(t-1)/Pt；

其中，Pt表示前采集周期的辅助行驶距离，P(t-1)表示上一采集周期的辅助行驶距离。