RU2658092C2 - Method and navigation system of the mobile object using three-dimensional sensors - Google Patents
Method and navigation system of the mobile object using three-dimensional sensors Download PDFInfo
- Publication number
- RU2658092C2 RU2658092C2 RU2016140359A RU2016140359A RU2658092C2 RU 2658092 C2 RU2658092 C2 RU 2658092C2 RU 2016140359 A RU2016140359 A RU 2016140359A RU 2016140359 A RU2016140359 A RU 2016140359A RU 2658092 C2 RU2658092 C2 RU 2658092C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- coordinates
- moving object
- points
- dimensional
- location
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
- G01C21/00—Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Warehouses Or Storage Devices (AREA)
Abstract
Description
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИFIELD OF TECHNOLOGY
[0001] Данное техническое решение относится, в общем, к вычислительным системам и способам, а в частности к системам и способам навигации подвижных объектов с использованием трехмерных датчиков.[0001] This technical solution relates, in general, to computer systems and methods, and in particular to systems and methods for navigating moving objects using three-dimensional sensors.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИBACKGROUND
[0002] Из уровня техники известен патент US 20130096735 A1 «Warehouse vehicle navigation system and method», патентообладатель: Vocollect, Inc., дата публикации: 18.04.2013.[0002] US 20130096735 A1, "Warehouse vehicle navigation system and method", patent holder: Vocollect, Inc., publication date: 04/18/2013 is known from the prior art.
[0003] Навигационная система, описанная в патенте, базируется на видеокамере, а складское транспортное средство при этом предусматривает обязательное присутствие человека на борту. Также, хотя в названии заявлено понятие складского робота в широком смысле, по факту описание касается транспортировочной тележки для процедуры "пикинга" (сбора мелкооптового либо розничного заказа с первого яруса стеллажей). При этом способ и система навигации предусматривают необходимость маркировки каждой стойки уникальным цифровым кодом физически (т.е. по сути, уникальным маркером), а через видеокамеру осуществляется распознавание этого кода и идентификация местоположения робота. Таким образом, осуществляется навигация в продольном движении вдоль стеллажей. Расстояние до стеллажа, согласно способу, определяется по детекции афинного преобразования прямоугольной карточки маркера.[0003] The navigation system described in the patent is based on a video camera, and a storage vehicle in this case provides for the mandatory presence of a person on board. Also, although the name declares the concept of a warehouse robot in the broad sense, the fact is that the description relates to a transport trolley for the “picking” procedure (collecting a small wholesale or retail order from the first tier of racks). The method and navigation system require physically marking each rack with a unique digital code (i.e., in fact, with a unique marker), and through the video camera this code is recognized and the location of the robot is identified. Thus, navigation is carried out in longitudinal motion along the racks. The distance to the rack, according to the method, is determined by detecting the affinity conversion of the rectangular marker card.
[0004] Из-за отсутствия коррекции изображения в данном техническом решении увеличивается погрешность данных. Также к недостаткам следует отнести то, что техническое решение предполагает близкое к идеальному фронтальное расположение маркера перед камерой, которое трудно достижимо в реальных условиях складского помещения.[0004] Due to the lack of image correction in this technical solution, the error of the data increases. The disadvantages include the fact that the technical solution assumes a near-ideal frontal location of the marker in front of the camera, which is difficult to achieve in the real conditions of a warehouse.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯSUMMARY OF THE INVENTION
[0005] Данное техническое решение направлено на устранение недостатков, свойственных решениям, известным из уровня техники.[0005] This technical solution is aimed at eliminating the disadvantages inherent in solutions known from the prior art.
[0006] Технической задачей, решаемой в данном техническом решении, является создание способа навигации подвижного объекта внутри складского помещения, фиксирующего априорно известную структуру стеллажа.[0006] The technical problem to be solved in this technical solution is to create a method for navigating a moving object inside a warehouse, fixing the a priori known structure of the rack.
[0007] Техническим результатом является повышение точности навигации подвижного объекта внутри складского помещения. Достижение указанного технического результата доказано в рамках испытаний данного технического решения на данных, снятых на реально функционирующем складе дистрибуции, в частности предлагаемое техническое решение позволило улучшить точность навигации на 7 см (ошибка уменьшена с 10 см до 3 см). Это проиллюстрировано на Фиг. 6.[0007] The technical result is to increase the accuracy of navigation of a moving object inside a warehouse. Achievement of the indicated technical result was proved in the framework of testing this technical solution on the data taken at a really functioning distribution warehouse, in particular, the proposed technical solution allowed to improve navigation accuracy by 7 cm (error reduced from 10 cm to 3 cm). This is illustrated in FIG. 6.
[0008] Дополнительно повышается надежность функционирования системы.[0008] Additionally, the reliability of the system.
[0009] Указанный технический результат достигается благодаря способу навигации подвижного объекта с использованием трехмерных датчиков, в котором получают данные трехмерной сцены складского помещения от по меньшей мере одного трехмерного датчика, установленного на подвижном объекте, и заранее известные истинные координаты точек стеллажей; формируют набор гипотетических координат точек стеллажей на основании данных трехмерной сцены складского помещения; определяют гипотетические координаты местоположения подвижного объекта; выполняют уточнение координат местоположения подвижного объекта на основании сопоставления гипотетических координат точек стеллажей и заранее известных истинных координат точек стеллажей, полученных выше.[0009] The indicated technical result is achieved by a method for navigating a moving object using three-dimensional sensors, in which three-dimensional scene data of a warehouse from at least one three-dimensional sensor mounted on a moving object and the previously known true coordinates of the shelving points are obtained; form a set of hypothetical coordinates of the points of the shelves based on the data of the three-dimensional scene of the warehouse; determine the hypothetical coordinates of the location of the moving object; performing a refinement of the coordinates of the location of the moving object based on a comparison of the hypothetical coordinates of the points of the shelves and the previously known true coordinates of the points of the shelves obtained above.
[00010] В некоторых вариантах осуществления настоящего технического решения трехмерным датчиком является времяпролетный датчик или триангуляционный сканер или лазерная сканирующая система.[00010] In some embodiments of the present technical solution, the three-dimensional sensor is a time-of-flight sensor or a triangulation scanner or a laser scanning system.
[00011] В некоторых вариантах осуществления настоящего технического решения данными трехмерной сцены является облако точек сцены.[00011] In some embodiments of the present technical solution, the three-dimensional scene data is a point cloud of the scene.
[00012] В некоторых вариантах осуществления настоящего технического решения получают заранее известные истинные координаты точек стеллажей по беспроводному или проводному каналу передачи данных.[00012] In some embodiments of the present technical solution, the previously known true coordinates of the shelving points on a wireless or wired data channel are obtained.
[00013] В некоторых вариантах осуществления настоящего технического решения получают заранее известные истинные координаты точек стеллажей, введенные оператором посредством устройства ввода/вывода данных.[00013] In some embodiments of the present technical solution, the previously known true coordinates of the shelving points obtained by the operator via the data input / output device are obtained.
[00014] В некоторых вариантах осуществления настоящего технического решения заранее известные истинные координаты точек стеллажей являются трехмерными.[00014] In some embodiments of the present technical solution, the previously known true coordinates of the points of the shelves are three-dimensional.
[00015] В некоторых вариантах осуществления настоящего технического решения при формировании набора фронтов стеллажей на горизонтальной плоскости выполняют преобразование облака точек в растровое изображение.[00015] In some embodiments of the present technical solution, when forming a set of shelving fronts on a horizontal plane, a point cloud is converted to a raster image.
[00016] В некоторых вариантах осуществления настоящего технического решения гипотетическими координатами местоположения подвижного объекта являются координаты местоположения подвижного объекта в предыдущем местоположении, в котором находился подвижный объект.[00016] In some embodiments of the present technical solution, the hypothetical location coordinates of the moving object are the location coordinates of the moving object at the previous location where the moving object was located.
[00017] В некоторых вариантах осуществления настоящего технического решения гипотетические координаты местоположения подвижного объекта получают от другой системы навигации.[00017] In some embodiments of the present technical solution, the hypothetical location coordinates of the moving object are obtained from another navigation system.
[00018] В некоторых вариантах осуществления настоящего технического решения выполняют уточнение координат местоположения подвижного объекта итерационно при движении подвижного объекта.[00018] In some embodiments of the present technical solution, the location coordinates of the moving object are updated iteratively when the moving object is moving.
[00019] Также указанный выше технический результат достигается благодаря системе навигации подвижного объекта с использованием трехмерных датчиков содержит: по меньшей мере один трехмерный датчик, установленный на подвижном объекте и выполненный с возможностью получения данных трехмерной сцены складского помещения; по меньшей мере один компонент обработки; память для хранения инструкций, выполняемых посредством компонента обработки, причем компонент обработки выполнен с возможностью получения данных трехмерной сцены складского помещения от трехмерного датчика и заранее известных истинных координат точек стеллажей; формирования набора гипотетических координат точек стеллажей на основании данных трехмерной сцены складского помещения; определения гипотетических координат местоположения подвижного объекта; выполнения уточнения координат местоположения подвижного объекта на основании сопоставления гипотетических координат точек стеллажей и заранее известных истинных координат точек стеллажей, полученных выше.[00019] Also, the above technical result is achieved due to the navigation system of a moving object using three-dimensional sensors, comprising: at least one three-dimensional sensor mounted on a moving object and configured to receive three-dimensional scene data of a warehouse; at least one processing component; a memory for storing instructions executed by the processing component, the processing component being configured to receive three-dimensional scene data of the warehouse from the three-dimensional sensor and the previously known true coordinates of the shelving points; the formation of a set of hypothetical coordinates of the points of the shelves based on data from a three-dimensional scene of the warehouse determining hypothetical coordinates of the location of the moving object; performing refinement of the coordinates of the location of the moving object based on a comparison of the hypothetical coordinates of the points of the racks and the previously known true coordinates of the points of the racks obtained above.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
[00020] Признаки и преимущества настоящего технического решения станут очевидными из приводимого ниже подробного описания и прилагаемых чертежей, на которых:[00020] The features and advantages of this technical solution will become apparent from the following detailed description and the accompanying drawings, in which:
[00021] На Фиг. 1 показана блок-схема осуществления способа навигации подвижного объекта с использованием трехмерных датчиков;[00021] In FIG. 1 shows a flowchart of a method for navigating a moving object using three-dimensional sensors;
[00022] На Фиг. 2 показан пример осуществления подъезда подвижного объекта к фронту стеллажа;[00022] FIG. 2 shows an example of the approach of a moving object to the front of the rack;
[00023] На Фиг. 3 показан пример осуществления проецирования трехмерного облака точек на двумерную горизонтальную плоскость;[00023] In FIG. 3 shows an example of projecting a three-dimensional cloud of points onto a two-dimensional horizontal plane;
[00024] На Фиг. 4 показан пример растрового изображения, полученный в результате проецирования облака точек на горизонтальную плоскость (верхняя часть рисунка), а также растровое изображение фронта стеллажа (нижняя часть рисунка);[00024] FIG. Figure 4 shows an example of a raster image obtained by projecting a cloud of points on a horizontal plane (upper part of the figure), as well as a raster image of the front of the rack (lower part of the figure);
[00025] На Фиг. 5 показан пример осуществления системы навигации подвижного объекта с использованием трехмерных датчиков.[00025] In FIG. 5 shows an example implementation of a navigation system for a moving object using three-dimensional sensors.
[00026] На Фиг. 6 показана столбчатая диаграмма с точностными характеристиками технического решения, испытанного на трехмерных данных, снятых на реально функционирующем складе, с искусственным зашумлением опорной/истинной координаты. Протестировано две конфигурации технического решения, причем на каждую конфигурацию приходится по четыре величины искусственного шума уточняемой координаты (всего 8 значений). На диаграмме видно, что при максимальной ошибке уточняемой координаты в 10 см, техническое решение улучшает ее до 3 см. Если же ошибка минимальна и составляет 3 см, техническое решение улучшает ее незначительно - до 2,5 см. Следует отметить что полученная точность навигации является минимальной в известном уровне технике и позволяет системе управления подвижного объекта качественно отрабатывать требуемые задания.[00026] In FIG. Figure 6 shows a bar graph with the accuracy characteristics of a technical solution, tested on three-dimensional data taken in a really functioning warehouse, with artificial noise of the reference / true coordinate. Two configurations of the technical solution were tested, and each configuration has four values of artificial noise of the specified coordinate (a total of 8 values). The diagram shows that with a maximum error of the coordinate being refined of 10 cm, the technical solution improves it to 3 cm. If the error is minimal and 3 cm, the technical solution improves it slightly - up to 2.5 cm. It should be noted that the obtained navigation accuracy is minimal in the prior art and allows the control system of a moving object to qualitatively work out the required tasks.
ПОДРОБНОЕ РАСКРЫТИЕ ТЕХНИЧЕСКОГО РЕШЕНИЯDETAILED DISCLOSURE OF TECHNICAL SOLUTION
[00027] Ниже будут описаны понятия и определения, необходимые для подробного раскрытия осуществляемого технического решения.[00027] Below will be described the concepts and definitions necessary for the detailed disclosure of the ongoing technical solution.
[00028] Техническое решение может быть реализовано в виде распределенной компьютерной системы.[00028] The technical solution may be implemented as a distributed computer system.
[00029] В данном решении под системой подразумевается компьютерная система, ЭВМ (электронно-вычислительная машина), ЧПУ (числовое программное управление), ПЛК (программируемый логический контроллер), компьютеризированные системы управления и любые другие устройства, способные выполнять заданную, четко определенную последовательность операций (действий, инструкций).[00029] In this solution, a system means a computer system, a computer (electronic computer), CNC (numerical program control), PLC (programmable logic controller), computerized control systems and any other devices that can perform a given, well-defined sequence of operations (actions, instructions).
[00030] Под устройством обработки команд подразумевается электронный блок либо интегральная схема (микропроцессор), исполняющая машинные инструкции (программы).[00030] An instruction processing device is understood to mean an electronic unit or an integrated circuit (microprocessor) executing machine instructions (programs).
[00031] Устройство обработки команд считывает и выполняет машинные инструкции (программы) с одного или более устройства хранения данных. В роли устройства хранения данных могут выступать, но, не ограничиваясь, жесткие диски (HDD), флеш-память, ПЗУ (постоянное запоминающее устройство), твердотельные накопители (SSD), оптические носители (CD, DVD и т.п.).[00031] An instruction processing device reads and executes machine instructions (programs) from one or more data storage devices. Storage devices may include, but are not limited to, hard disks (HDD), flash memory, ROM (read only memory), solid state drives (SSD), optical media (CD, DVD, etc.).
[00032] Программа - последовательность инструкций, предназначенных для исполнения устройством управления вычислительной машины или устройством обработки команд.[00032] A program is a sequence of instructions for execution by a computer control device or an instruction processing device.
[00033] Подвижный объект - автономно перемещающий технический объект, функционирующий в условиях складских помещений. К таким подвижным объектам могут относиться транспортные тележки, транспортировщики паллет, погрузочная техника различных кинематических схем, оснащенные различными силовыми агрегатами с различным уровнем участия человека в процессе управления, беспилотные летательные аппараты, не ограничиваясь.[00033] A moving object is an autonomously moving technical object that operates in a warehouse. Such moving objects may include transport trolleys, pallet transporters, loading equipment of various kinematic schemes, equipped with various power units with different levels of human participation in the control process, unmanned aerial vehicles, not limited to.
[00034] Сцена (англ. scene) - изображение трехмерного пространства с расположенными в нем объектами.[00034] Scene (Eng. Scene) - an image of three-dimensional space with objects located in it.
[00035] Плоскость изображения (англ. image plan) - плоскость, на которой формируется двумерное изображение визуализируемой или растрируемой сцены.[00035] The image plane (eng. Image plan) is the plane on which a two-dimensional image of the rendered or rasterized scene is formed.
[00036] Стеллаж - оборудование для хранения предметов, состоящее из многоярусных настилов (полок), закрепленных на стойках или боковых стенках, либо состоящее из закрепленных на стойках консолей (консольные стеллажи).[00036] Rack - equipment for storing items, consisting of multi-tiered decks (shelves) mounted on racks or side walls, or consisting of consoles fixed on racks (cantilever racks).
[00037] Палетные стеллажи (фронтальные) - фронтальные стеллажи, которые предназначены для хранения различных грузов на поддонах.[00037] Pallet racks (front) - front racks that are designed to store various goods on pallets.
[00038] Облако точек (англ. point cloud) - набор вершин в трехмерной системе координат. Эти вершины, как правило, определяются координатами X, Y и Z и, как правило, предназначены для представления внешней поверхности объекта.[00038] A point cloud is a set of vertices in a three-dimensional coordinate system. These vertices, as a rule, are determined by the coordinates X, Y and Z and, as a rule, are intended to represent the outer surface of the object.
[00039] Фиг. 1 представляет собой блок-схему, показывающую способ навигации подвижного объекта с использованием трехмерных датчиков, который содержит следующие шаги.[00039] FIG. 1 is a flowchart showing a method for navigating a moving object using three-dimensional sensors, which comprises the following steps.
[00040] Шаг 101: получают данные трехмерной сцены складского помещения от по меньшей мере одного трехмерного датчика, установленного на подвижном объекте, и заранее известные истинные координаты точек стеллажей.[00040] Step 101: obtaining three-dimensional scene data of the warehouse from at least one three-dimensional sensor mounted on the movable object, and pre-known true coordinates of the points of the shelves.
[00041] В качестве трехмерного датчика могут использоваться времяпролетные датчики, триангуляционные сканеры, лазерные сканирующие системы, например лидары и т.д., не ограничиваясь. Под данными трехмерной сцены понимается полученное облако точек сцены. Дополнительно можно получать изображения. Заранее известные истинные координаты точек стеллажей получают по беспроводному или проводному каналу передачи данных, также они могут быть введены оператором посредством устройств ввода/вывода. Координаты точек стеллажей являются трехмерными.[00041] As a three-dimensional sensor, time-of-flight sensors, triangulation scanners, laser scanning systems, such as lidars, etc., can be used, without limitation. The data of a three-dimensional scene refers to the resulting point cloud of the scene. Additionally, you can receive images. The well-known true coordinates of the shelving points are obtained via a wireless or wired data channel, and they can also be entered by the operator via input / output devices. The coordinates of the shelving points are three-dimensional.
[00042] В некоторых вариантах осуществления формируют набор фронтов стеллажей на горизонтальной плоскости на основании данных трехмерной сцены, полученных на предыдущем шаге.[00042] In some embodiments, a set of shelving fronts are formed on a horizontal plane based on three-dimensional scene data obtained in the previous step.
[00043] На данном шаге осуществляют проецирование полученного ранее облака точек на горизонтальную плоскость и преобразование в растровое изображение (Фиг. 3). Преимущество растрового формата изображений очевидны - их легко редактировать (делать обрезку, изменять цвета, изменять размер изображения и т.д. и т.п.). Под проецированием на горизонтальную плоскость понимается исключение координаты по вертикали (Z) облака точек. Такое проецирование может интерпретироваться как проекция на горизонтальный пол или горизонтальный потолок для более ясного понимания. Далее осуществляют обработку полученного растрового изображения фильтром сглаживания интенсивностей пикселей. В некоторых вариантах осуществления может использоваться фильтр Гаусса, фильтр по скользящему нормализованному окну, медианный фильтр, билатеральный фильтр. Затем осуществляют обнаружение границ на изображении, которое может выполняться посредством алгоритма Кэнни, алгоритма Собеля, оператора Превитта, оператора Робертса, не ограничиваясь, после чего отбрасывают линии, длина которых меньше заданного порога, и сопоставляют набор полученных линий заранее заданным геометрическим параметрам стеллажей и околостеллажного пространства. В некоторых вариантах осуществления известна ширина коридора, вдоль которого справа и слева стоят искомые стеллажи. Измеряют расстояние в метрах между определенными на растровом изображении параллельными линиями (посредством перемножения количества пикселей на коэффициент, получаемый при формировании растрового изображения, т.е. сколько приходится метров/миллиметров на пиксель). Данное расстояние с малой погрешностью соответствует известной ширине вышеуказанного коридора. В некоторых вариантах осуществления это может быть расстояние между другими конструктивными элементами стеллажа, различимыми в виде сверху. Таким образом, каждая найденная линия в горизонтальной проекции (Фиг. 4), представляет собой фронт стеллажа (переднюю часть стеллажа), а набор полученных линий представляет собой набор фронтов стеллажей.[00043] At this step, the previously obtained point cloud is projected onto a horizontal plane and converted to a raster image (Fig. 3). The advantages of a raster image format are obvious - they are easy to edit (crop, resize, resize an image, etc., etc.). Projection on a horizontal plane means the exclusion of the vertical coordinate (Z) of a point cloud. Such a projection can be interpreted as a projection onto a horizontal floor or horizontal ceiling for a clearer understanding. Next, the resulting raster image is processed by a filter for smoothing pixel intensities. In some embodiments, a Gaussian filter, a filter over a sliding normalized window, a median filter, a bilateral filter can be used. Then, the boundaries are detected on the image, which can be performed using the Canny algorithm, the Sobel algorithm, the Prewitt operator, the Roberts operator, not limited to, then discard the lines whose length is less than a predetermined threshold, and compare the set of received lines with the predetermined geometric parameters of the shelving and the shelving space . In some embodiments, the width of the corridor is known along which the desired shelving stands to the right and left. The distance in meters between the parallel lines defined on the raster image is measured (by multiplying the number of pixels by the coefficient obtained during the formation of the raster image, i.e. how many meters / millimeters per pixel). This distance with a small error corresponds to the known width of the above corridor. In some embodiments, this may be the distance between other structural elements of the rack, distinguishable in a plan view. Thus, each found line in the horizontal projection (Fig. 4) represents the front of the rack (front of the rack), and the set of lines received is a set of fronts of the shelves.
[00044] Шаг 102: формируют набор гипотетических координат точек стеллажей на основании данных трехмерной сцены складского помещения;[00044] Step 102: form a set of hypothetical coordinates of the points of the racks based on the data of the three-dimensional scene of the warehouse;
[00045] На следующем шаге осуществляют возврат из двумерной горизонтальной проекции по выделенному фронту стеллажа в трехмерное облако точек. Для этого набор отобранных линий в двумерном виде после фильтрации переводят в трехмерное облако точек. Только в данном случае используют не все облако точек, а только те точки, которые принадлежат найденному фронту стеллажа. После этого осуществляют проецирование облака точек фронта стеллажа во фронтальную вертикальную плоскость (учитывают координаты X и Z) и осуществляют преобразование полученной проекции в растровое изображение. Пример такого растрового изображения показан в нижней части Фиг. 4. Затем создают шаблон изображений стоек (вертикальный элемент стеллажа) и балок (горизонтальный элемент стеллажа) на основании заранее заданных геометрических параметров характерных конструктивов стеллажей. Шаблон представляет собой эталонное двумерное растровое изображение идеального участка конструктивного элемента во фронтальной проекции, предназначенной для дальнейшей процедуры корреляции. Затем осуществляют корреляцию каждого шаблона по растровому изображению вертикального фронта каждого стеллажа и находят максимумы корреляции.[00045] In the next step, a return is made from a two-dimensional horizontal projection along the selected front of the rack to a three-dimensional point cloud. To do this, a set of selected lines in two-dimensional form after filtering is transferred to a three-dimensional point cloud. Only in this case, not the entire cloud of points is used, but only those points that belong to the found front of the rack. After that, a cloud of points of the front of the rack is projected into the frontal vertical plane (X and Z coordinates are taken into account) and the resulting projection is converted to a raster image. An example of such a bitmap is shown at the bottom of FIG. 4. Then create an image template of the racks (the vertical element of the rack) and the beams (the horizontal element of the rack) based on the predetermined geometric parameters of the typical constructive structures of the racks. The template is a reference two-dimensional raster image of the ideal section of the structural element in the frontal projection, intended for the further correlation procedure. Then, each template is correlated by a raster image of the vertical front of each rack and correlation maxima are found.
[00046] В некоторых вариантах осуществления технического решения выполняют корреляцию, например по квадрату разницы:[00046] In some embodiments of the technical solution, correlation is performed, for example, by the square of the difference:
[00047] где R(x,y) - интенсивность пикселя матрицы корреляции; Т(х',у') - интенсивность пикселя шаблона; I(х+х', у+у') - интенсивность пикселя растрового изображения либо, в общем случае, изображения, на котором ищется признак, описываемый шаблоном.[00047] where R (x, y) is the intensity of the pixel of the correlation matrix; T (x ', y') - template pixel intensity; I (x + x ', y + y') is the pixel intensity of the bitmap image or, in the general case, the image on which the feature described by the template is searched for.
[00048] Максимумы корреляции могут быть представлены матрицей корреляции. Максимумы полученной матрицы корреляции и будут соответствовать гипотетическим координатам стеллажа. Далее преобразовывают координаты максимумов корреляции растрового изображения в трехмерные координаты, таким образом, получая набор гипотетических координат стоек стеллажа.[00048] The correlation maxima may be represented by a correlation matrix. The maxima of the obtained correlation matrix and will correspond to the hypothetical coordinates of the rack. Next, the coordinates of the correlation maxima of the raster image are converted into three-dimensional coordinates, thereby obtaining a set of hypothetical coordinates of the rack racks.
[00049] Шаг 103: определяют гипотетические координаты местоположения подвижного объекта.[00049] Step 103: determine the hypothetical location coordinates of the moving object.
[00050] В некоторых вариантах осуществления гипотетические координаты, которые далее уточняются, являются координатами местоположения подвижного объекта в предыдущем местоположении и известны заранее в системе.[00050] In some embodiments, the hypothetical coordinates, which are further specified, are the coordinates of the location of the moving object at the previous location and are known in advance in the system.
[00051] В некоторых вариантах осуществления определяют гипотетические координаты местоположения подвижного объекта посредством их получения от другой системы навигации, работающей с большими погрешностями, например, посредством использования одометрии или инерциальной навигационной системы.[00051] In some embodiments, hypothetical coordinates of the location of a moving object are determined by obtaining them from another navigation system operating with large errors, for example, by using odometry or an inertial navigation system.
[00052] Шаг 104: выполняют уточнение координат местоположения подвижного объекта на основании сопоставления гипотетических координат точек стеллажей и заранее заданных известных истинных координат точек стеллажей, полученных выше.[00052] Step 104: refine the location coordinates of the moving object based on a comparison of the hypothetical coordinates of the shelving points and the predetermined known true coordinates of the shelving points obtained above.
[00053] На данном шаге сначала осуществляют сопоставление гипотетических координат точек стеллажей с заранее известными истинными координатами точек стеллажей по методу ближайшего соседа. Например, вокруг заранее известной истинной точки стеллажа Т находят гипотетические точки G1, G2 и G3. Определяют ближайшую точку посредством использования, например, евклидовой метрики, например, G3. Таким образом, в данном примере осуществления для заранее известной истинной точки Т ставят в соответствие точку G3 по методу ближайшего соседа.[00053] In this step, the hypothetical coordinates of the shelving points are first compared with the previously known true coordinates of the shelving points using the closest neighbor method. For example, hypothetical points G1, G2, and G3 are found around a previously known true rack point T. The closest point is determined by using, for example, the Euclidean metric, for example, G3. Thus, in this embodiment, for a previously known true point T, point G3 is mapped using the closest neighbor method.
[00054] Вышеописанный прием осуществляют для всех заранее известных истинных точек стеллажей. То есть берут заранее известную истинную координату точки стеллажа в плоском горизонтальном пространстве и находят посредством евклидовой метрики, не ограничиваясь, самую близкую гипотетическую координату.[00054] The above technique is carried out for all previously known true shelf points. That is, they take the previously known true coordinate of the rack point in a flat horizontal space and find, by means of the Euclidean metric, not limited to, the closest hypothetical coordinate.
[00055] Затем формируют функционал суммы дисперсий гипотетических координат точек стеллажей от заранее известных истинных координат точек стеллажей и по меньшей мере одной координаты подвижного объекта. Функционал - это формула, определяющая качество описания найденных гипотетических координат стеллажа, заранее известных (картированных). Она включает квадрат разности гипотетических координат стоек и координат картированных стоек , а также квадрат разности искомой навигационной координаты подвижного объекта по найденным стойкам р и координаты предварительной р0. , , K0 - ковариации соответственно искомого положения, картирования и предыдущего местоположения подвижного объекта.[00055] Then form the functional of the sum of the variances of the hypothetical coordinates of the points of the shelves from the previously known true coordinates of the points of the shelves and at least one coordinate of the moving object. A functional is a formula that determines the quality of the description of the found hypothetical coordinates of the rack, previously known (mapped). It includes the square of the difference of the hypothetical coordinates of the racks and coordinates of mapped racks , as well as the square of the difference of the desired navigation coordinate of the moving object by the found struts p and the coordinates of the preliminary p0. , , K 0 - covariance, respectively, of the desired position, mapping and previous location of the moving object.
[00056] Процедура уточнения координат местоположения подвижного объекта[00056] Procedure for updating the location coordinates of a moving object
выполняется итерационно с высокой частотой во время движения подвижного объекта.performed iteratively with a high frequency during the movement of a moving object.
[00057] Затем определяют уточненную координату положения подвижного объекта из первой производной функционала по координатам подвижного объекта, например, по следующей формуле[00057] Then, an updated coordinate of the position of the moving object from the first derivative of the functional is determined by the coordinates of the moving object, for example, by the following formula
[00058] Фиг. 5 представляет собой блок-схему, показывающую систему навигации подвижного объекта с использованием трехмерных датчиков, которая содержит:[00058] FIG. 5 is a block diagram showing a navigation system of a moving object using three-dimensional sensors, which comprises:
[00059] по меньшей мере один трехмерный датчик, установленный на подвижном объекте и выполненный с возможностью получения данных трехмерной сцены складского помещения;[00059] at least one three-dimensional sensor mounted on a moving object and configured to receive three-dimensional scene data of a warehouse;
[00060] по меньшей мере один компонент обработки;[00060] at least one processing component;
[00061] память для хранения инструкций, выполняемых посредством компонента обработки,[00061] a memory for storing instructions executed by the processing component,
[00062] причем компонент обработки выполнен с возможностью:[00062] wherein the processing component is configured to:
[00063] получения данных трехмерной сцены складского помещения от трехмерного датчика и заранее известных истинных координат точек стеллажей;[00063] obtaining three-dimensional scene data of the warehouse from the three-dimensional sensor and the previously known true coordinates of the points of the racks;
[00064] формирования набора фронтов стеллажей на горизонтальной плоскости на основании данных трехмерной сцены, полученных на предыдущем шаге;[00064] generating a set of shelving fronts on a horizontal plane based on three-dimensional scene data obtained in the previous step;
[00065] формирования набора гипотетических координат точек стеллажей на основании данных трехмерной сцены складского помещения и набора фронтов стеллажей;[00065] the formation of a set of hypothetical coordinates of the points of the racks based on the data of a three-dimensional scene of the warehouse and a set of fronts of the racks;
[00066] определения гипотетических координат местоположения подвижного объекта;[00066] determining hypothetical location coordinates of a moving object;
[00067] выполнения уточнения координат местоположения подвижного объекта на основании сопоставления гипотетических координат точек стеллажей и заранее заданных координат точек стеллажей, полученных выше.[00067] performing the refinement of the coordinates of the location of the moving object based on a comparison of the hypothetical coordinates of the points of the racks and the predetermined coordinates of the points of the racks obtained above.
[00068] В некоторых вариантах осуществления, система 500 может быть мобильным телефоном, компьютером, устройством для обмена сообщениями, планшетом и персональным цифровым помощником и т.д.[00068] In some embodiments,
[00069] Ссылаясь на Фигуру 5, система 500 может включать один или более следующих компонент: компонент 502 обработки, трехмерный датчик 503, память 504, компонент 506 питания, компонент 508 мультимедиа, интерфейс 512 ввода / вывода (I/О), сенсорный компонент 514, компонент 516 передачи данных.[00069] Referring to Figure 5,
[00070] В некоторых вариантах, компонент 502 обработки в основном управляет всеми операциями системы 500, например, дисплеем, передачей данных, работой видеокамеры и операцией записи. Компонент 502 обработки может включать в себя один или более процессоров 518, реализующих инструкции для завершения всех или части шагов из указанных выше способов. Кроме того, компонент 902 обработки может включать в себя один или более модулей для удобного процесса взаимодействия между компонентом 502 обработки и другими компонентами. Например, компонент 502 обработки может включать в себя мультимедийный модуль для удобного облегченного взаимодействия между компонентом 508 мультимедиа и компонентом 502 обработки.[00070] In some embodiments, the
[00071] В качестве трехмерного датчика 503 может использоваться любая известная из уровня техники технология получения и обработки информации об удаленных объектах с помощью активных оптических систем, использующих явления отражения света и его рассеяния в прозрачных и полупрозрачных средах. Например, это может быть времяпролетный датчик, триангуляционный сканер, лазерная сканирующая система, например лидар.[00071] As a three-
[00072] Память 504 выполнена с возможностью хранения различных типов данных для поддержки работы системы 500. Примеры таких данных включают в себя инструкции из любого приложения или способа, изображения, видео, и т.д. Память 504 может быть реализована в виде любого типа энергозависимого запоминающего устройства, энергонезависимого запоминающего устройства или их комбинации, например, Статического Оперативного Запоминающего Устройства (СОЗУ), Электрически Стираемого Программируемого Постоянного Запоминающего Устройства (ЭСППЗУ), Стираемого Программируемого Постоянного Запоминающего Устройства (СППЗУ), Программируемого Постоянного Запоминающего Устройства (ППЗУ), Постоянного Запоминающего Устройства (ПЗУ), магнитной памяти, флэш-памяти, магнитного или оптического диска.[00072] The
[00073] В некоторых вариантах, компонент 506 питания обеспечивает электричеством различные компоненты системы 500. Компонент 506 питания может включать систему управления электропитанием, один или более источник питания, и другие узлы для генерации, управления и распределения электроэнергии к системе 500.[00073] In some embodiments,
[00074] В некоторых вариантах, мультимедийный компонент 508 включает в себя экран, обеспечивающий выходной интерфейс между системой 500 и пользователем. В некоторых вариантах осуществления, экран может быть жидкокристаллическим дисплеем (ЖКД) или сенсорной панелью (СП). Если экран включает в себя сенсорную панель, экран может быть реализован в виде сенсорного экрана для приема входного сигнала от пользователя. Сенсорная панель включает один или более сенсорных датчиков в смысле жестов, прикосновения и скольжения сенсорной панели. Сенсорный датчик может не только чувствовать прикосновение или жест перелистывания, но и определять длительность времени и давления, связанных с режимом работы прикосновения и скольжения.[00074] In some embodiments, the
[00075] Интерфейс 512 ввода/вывода обеспечивает интерфейс между компонентом 502 обработки и периферийным интерфейсным модулем.[00075] An I /
[00076] Сенсорный компонент 514 содержит один или более сенсоров и выполнен с возможностью обеспечения различных аспектов оценки состояния системы 500. Например, сенсорный компонент 514 может обнаружить состояния вкл/выкл системы 500, относительное расположение компонентов, например, дисплея и кнопочной панели прибора 500, изменение положения системы 500 или одного компонента системы 500, наличие или отсутствие контакта между пользователем и системой 500, а также ориентацию или ускорение/замедление и изменение температуры системы 500. Сенсорный компонент 514 содержит бесконтактный датчик, выполненный с возможностью обнаружения присутствия объекта, находящегося поблизости, когда нет физического контакта. Сенсорный компонент 514 содержит оптический датчик (например, КМОП или ПЗС-датчик изображения), выполненный с возможностью использования в визуализации приложения. В некоторых вариантах сенсорный компонент 514 содержит датчик ускорения, гироскоп, магнитный датчик, датчик давления или датчик температуры.[00076] The
[00077] Коммуникационный компонент 516 выполнен с возможностью облегчения проводной или беспроводной связи между системой 500 и другими устройствами. Система 500 может получить доступ к беспроводной сети на основе стандарта связи, таких как WiFi, 2G или 3G, или их комбинации. В одном примерном варианте компонент 516 передачи данных получает широковещательный сигнал или трансляцию, связанную с ними информацию из внешней широковещательной системы управления через широковещательный канал. В одном варианте осуществления компонент 516 передачи данных содержит модуль коммуникации ближнего поля (NFC), чтобы облегчить ближнюю связь. Например, модуль NFC может быть основан на технологии радиочастотной идентификации (RFID), технологии ассоциации передачи данных в инфракрасном диапазоне (IrDA), сверхширокополосной (UWB) технологии, Bluetooth (ВТ) технологии и других технологиях.[00077] The
[00078] В примерном варианте осуществления, память 504 включает инструкции, которые выполняются процессором 518 системы 500 для реализации описанных выше способов измерения расстояния до удаленных объектов. Например, энергонезависимым компьютерно-читаемым носителем может быть ПЗУ, оперативное запоминающее устройство (ОЗУ), компакт-диск, магнитная лента, дискеты, оптические устройства хранения данных и тому подобное.[00078] In an exemplary embodiment, the
[00079] Специалист в данной области техники может легко понять другие варианты изобретения из рассмотренного описания. Эта заявка предназначена для того, чтобы покрыть любые варианты использования или применения следующих общих принципов изобретения, и включая такие отклонения от настоящего изобретения, которые появляются в пределах известной или обычной практики в уровне техники. Предполагается, что описание рассматривается только как примерное, с сущностью и объемом настоящего изобретения, обозначенными формулой изобретения.[00079] A person skilled in the art can readily understand other embodiments of the invention from the foregoing description. This application is intended to cover any use or application of the following general principles of the invention, and including those deviations from the present invention that appear within the scope of known or ordinary practice in the art. It is assumed that the description is considered only as an example, with the essence and scope of the present invention indicated by the claims.
[00080] Следует принимать во внимание, что настоящее изобретение не ограничивается точными конструкциями, которые были описаны выше и проиллюстрированы на прилагаемых чертежах, и что различные модификации и изменения могут быть сделаны без отхода от области его применения. Предполагается, что объем изобретения ограничен только прилагаемой формулой.[00080] It should be appreciated that the present invention is not limited to the precise structures that have been described above and illustrated in the accompanying drawings, and that various modifications and changes can be made without departing from its scope. It is intended that the scope of the invention be limited only by the appended claims.
[00081][00081]
Claims (23)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016140359A RU2658092C2 (en) | 2016-10-13 | 2016-10-13 | Method and navigation system of the mobile object using three-dimensional sensors |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016140359A RU2658092C2 (en) | 2016-10-13 | 2016-10-13 | Method and navigation system of the mobile object using three-dimensional sensors |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2016140359A RU2016140359A (en) | 2018-04-13 |
RU2658092C2 true RU2658092C2 (en) | 2018-06-19 |
Family
ID=61974478
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2016140359A RU2658092C2 (en) | 2016-10-13 | 2016-10-13 | Method and navigation system of the mobile object using three-dimensional sensors |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2658092C2 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2743895C2 (en) * | 2018-09-17 | 2021-03-01 | Общество с ограниченной ответственностью "Яндекс Беспилотные Технологии" | Methods and systems for computer to determine presence of objects |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20120126000A1 (en) * | 2010-11-18 | 2012-05-24 | Sky-Trax, Inc. | Load tracking utilizing load identifying indicia and spatial discrimination |
US8725286B2 (en) * | 2006-06-09 | 2014-05-13 | Amazon Technologies, Inc. | Method and system for transporting inventory items |
RU2530705C2 (en) * | 2009-05-15 | 2014-10-10 | Мбда Франсе | Method and system for evaluation of moving body trajectory |
RU2570571C2 (en) * | 2011-05-26 | 2015-12-10 | Краун Эквипмент Лимитед | Method and system for determining exact location of industrial vehicle |
-
2016
- 2016-10-13 RU RU2016140359A patent/RU2658092C2/en active IP Right Revival
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8725286B2 (en) * | 2006-06-09 | 2014-05-13 | Amazon Technologies, Inc. | Method and system for transporting inventory items |
RU2530705C2 (en) * | 2009-05-15 | 2014-10-10 | Мбда Франсе | Method and system for evaluation of moving body trajectory |
US20120126000A1 (en) * | 2010-11-18 | 2012-05-24 | Sky-Trax, Inc. | Load tracking utilizing load identifying indicia and spatial discrimination |
RU2570571C2 (en) * | 2011-05-26 | 2015-12-10 | Краун Эквипмент Лимитед | Method and system for determining exact location of industrial vehicle |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2743895C2 (en) * | 2018-09-17 | 2021-03-01 | Общество с ограниченной ответственностью "Яндекс Беспилотные Технологии" | Methods and systems for computer to determine presence of objects |
US11551365B2 (en) | 2018-09-17 | 2023-01-10 | Yandex Self Driving Group Llc | Methods and systems for computer-based determining of presence of objects |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2016140359A (en) | 2018-04-13 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR102326097B1 (en) | Pallet detection using units of physical length | |
CN106537186B (en) | System and method for performing simultaneous localization and mapping using a machine vision system | |
CN107687855B (en) | Robot positioning method and device and robot | |
US11227434B2 (en) | Map constructing apparatus and map constructing method | |
AU2019247400B2 (en) | Method, system, and apparatus for correcting translucency artifacts in data representing a support structure | |
US10127677B1 (en) | Using observations from one or more robots to generate a spatio-temporal model that defines pose values for a plurality of objects in an environment | |
US10638906B2 (en) | Conversion of cleaning robot camera images to floorplan for user interaction | |
RU2656711C2 (en) | Method and system for detecting and tracking of moving objects based on three-dimensional sensor data | |
KR20210020945A (en) | Vehicle tracking in warehouse environments | |
EP2498158A1 (en) | Autonomous mobile device | |
CA3023552A1 (en) | Systems and methods for training a robot to autonomously travel a route | |
JP6636042B2 (en) | Floor treatment method | |
CN113116224B (en) | Robot and control method thereof | |
US10778902B2 (en) | Sensor control device, object search system, object search method, and program | |
CN109213202A (en) | Cargo arrangement method, device, equipment and storage medium based on optical servo | |
CN110816522B (en) | Vehicle attitude control method, apparatus, and computer-readable storage medium | |
US10509513B2 (en) | Systems and methods for user input device tracking in a spatial operating environment | |
US11079240B2 (en) | Method, system and apparatus for adaptive particle filter localization | |
RU2658092C2 (en) | Method and navigation system of the mobile object using three-dimensional sensors | |
WO2020247271A1 (en) | Method, system and apparatus for detecting support structure obstructions | |
US11151743B2 (en) | Method, system and apparatus for end of aisle detection | |
US20200182623A1 (en) | Method, system and apparatus for dynamic target feature mapping | |
US10109059B1 (en) | Methods and systems for background subtraction re-initialization | |
AU2019351689A1 (en) | Method, system and apparatus for object detection in point clouds | |
US20230375697A1 (en) | System and Method for Support Structure Detection |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20191014 |
|
NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20210607 |