TW201727415A - 結合人工標記和二維條碼進行電腦視覺定位的系統和方法 - Google Patents
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Abstract
本發明提供一種結合人工標記和二維條碼進行電腦視覺定位的系統，其包括圖像採集模組、人工標記識別模組、二維條碼識別模組、資料存儲模組以及控制模組，所述圖像採集模組用來採集圖像，並將該圖像傳輸給人工標記識別模組和二維條碼識別模組；所述人工標記識別模組用於識別人工標記，並將該人工標記的ID讀出來，將該ID傳輸給所述資料存儲模組；所述二維條碼識別模組用於識別二維條碼，並將該二維條碼的URL讀出來，將該URL傳輸給資料存儲模組；所述資料存儲模組存儲有標有人工標記的地圖和地圖描述檔，還存儲有人工標記ID所對應的位置資訊以及可以連接到二維條碼所對應的URL，根據URL獲得具體的處置資訊；所述控制模組根據資料存儲模組存儲的資訊控制具有結合人工標記和二維條碼進行電腦視覺定位系統的自主移動設備移動以及進行相應的處置。另外，本發明還提供一種結合人工標記和二維條碼進行電腦視覺定位的方法。
Description
本發明涉及一種結合人工標記和二維條碼進行電腦視覺定位的系統和方法。
在視覺化人工標記定位系統中，使用校準過的鏡頭拍攝固定大小、格式的人工標記，可以判別自主移動設備所在的位置以及該自主移動設備與該人工標記的相對位置與角度。目前一般僅使用一個人工標記判別該自主移動設備所在的位置以及該自主移動設備與該人工標記的相對位置與角度，但是自主移動設備在該位置需要知道的資訊以及相關處置資訊，無法單純通過該人工標記獲取。
為了實現通過該人工標記既獲取位置資訊又獲取相關處置資訊，就需要把位置資訊和處置方法在程式中綁定，這樣一來，程式撰寫沒有彈性，而且相關處置資訊一變，就必須要修改程式，因此，比較複雜和繁瑣。
有鑒於此，確有必要提供一種結合人工標記進行電腦視覺定位的系統和方法。
一種結合人工標記和二維條碼進行電腦視覺定位的系統，其包括：圖像採集模組、人工標記識別模組、二維條碼識別模組、資料存儲模組以及控制模組，所述圖像採集模組用來採集圖像，並將該圖像傳輸給人工標記識別模組和二維條碼識別模組；所述人工標記識別模組用於識別人工標記，並將該人工標記的ID讀出來，將該ID傳輸給所述資料存儲模組；所述二維條碼識別模組用於識別二維條碼，並將該二維條碼的URL讀出來，將該URL傳輸給資料存儲模組；所述資料存儲模組存儲有標有人工標記的地圖和地圖描述檔，還存儲有人工標記ID所對應的位置資訊以及可以連接到二維條碼所對應的URL，根據URL獲得具體的處置資訊；所述控制模組根據資料存儲模組存儲的資訊控制具有結合人工標記和二維條碼進行電腦視覺定位系統的自主移動設備移動以及進行相應的處置。
一種結合人工標記和二維條碼進行電腦視覺定位的方法，其包括以下步驟：
提供一個人工標記和二維條碼，將該人工標記和二維條碼設置在需要標記的區域，所述人工標記含有位置資訊，所述二維條碼含有相關處置資訊；
提供一個具有如前所述的結合人工標記進行電腦視覺定位系統的自主移動設備，該自主移動設備中的圖像採集模組採集所述人工標記和二維條碼的圖像，並將該圖像傳輸給人工標記識別模組和二維條碼識別模組；所述人工標記識別模組識別人工標記的圖像並將人工標記的ID傳輸給資料存儲模組；所述二維條碼識別模組識別所述二維條碼的圖像並將二維條碼的URL傳輸給資料存儲模組；所述資料存儲模組根據人工標記的ID判斷自主移動設備的位置，以及連接到二維條碼的URL，根據URL獲得具體的處置資訊；所述控制模組根據資料存儲模組存儲的資訊控制自主移動設備移動以及進行相應的處置。
與先前技術相比較，本發明所提供的結合人工標記和二維條碼進行電腦視覺定位的系統和方法，不僅通過人工標記可以判斷自主移動設備所在的位置，而且自主移動設備在該位置需要知道的資訊以及相關處置資訊，也可以通過該二維條碼獲取。當需要知道的資訊以及相關處置資訊有變時，只修改二維條碼對應的URL中的資訊即可，也可以僅需要更換二維條碼即可讓自主移動設備做相應的處置，不需要重新修改自主移動設備的程式。因此，程式撰寫更有彈性，不必把位置資訊和處置方法在程式中綁定，所以，處理過程更加簡單。
圖1為本發明實施例提供的結合人工標記和二維條碼進行電腦視覺定位的系統的方框圖。
圖2為本發明實施例提供的結合人工標記和二維條碼進行電腦視覺定位的方法的流程圖。
下面將結合附圖及具體實施例，對本發明提供的結合人工標記和二維條碼進行電腦視覺定位的系統和方法作進一步的詳細說明。
請參閱圖1，本發明實施例提供一種結合人工標記進行電腦視覺定位的系統。該結合人工標記進行電腦視覺定位的系統包括圖像採集模組、人工標記識別模組、二維條碼識別模組、資料存儲模組和控制模組。
所述圖像採集模組用來採集圖像，並將該圖像傳輸給人工標記識別模組和二維條碼識別模組。所述圖像採集模組包括一鏡頭，該鏡頭為CCD鏡頭或CMOS鏡頭。
所述人工標記識別模組判斷所述圖像中哪些類似於人工標記，並將該類似的人工標記標記出來，並辨識到底是不是人工標記，如果是人工標記將該人工標記的ID讀出來，並將該人工標記的ID傳輸給資料存儲模組。而且，所述人工標記識別模組根據採集到的人工標記可以計算具有結合人工標記進行電腦視覺定位系統的自主移動設備與人工標記之間的距離與角度，然後控制模組可以微調自主移動設備移動到人工標記處。
所述二維條碼識別模組判斷所述圖像中哪些類似於二維條碼，並將該類似的二維條碼標記出來，並辨識到底是不是二維條碼，如果是二維條碼將該二維條碼的URL讀出來，並將該二維條碼的URL傳輸給資料存儲模組。
所述資料存儲模組存儲有標有人工標記的地圖和地圖描述檔，還存儲有人工標記ID所對應的位置資訊以及可以連接到二維條碼所對應的URL，根據URL獲得具體的處置資訊。
所述控制模組根據資料存儲模組存儲的資訊控制自主移動設備移動以及進行相應的處置。
另外，本發明實施例提供一種結合人工標記和二維條碼進行電腦視覺定位的方法。該結合人工標記和二維條碼進行電腦視覺定位的方法包括以下步驟：
提供一個人工標記和二維條碼，將該人工標記和二維條碼設置在需要標記的區域，所述人工標記含有位置資訊，所述二維條碼含有相關處置資訊；
提供一個具有如前所述的結合人工標記進行電腦視覺定位系統的自主移動設備，該自主移動設備中的圖像採集模組採集所述人工標記和二維條碼的圖像，並將該圖像傳輸給人工標記識別模組和二維條碼識別模組；所述人工標記識別模組識別人工標記的圖像並將人工標記的ID傳輸給資料存儲模組；所述二維條碼識別模組識別所述二維條碼的圖像並將二維條碼的URL傳輸給資料存儲模組；所述資料存儲模組根據人工標記的ID判斷自主移動設備的位置，以及連接到二維條碼的URL，根據URL獲得具體的處置資訊；所述控制模組根據資料存儲模組存儲的資訊控制自主移動設備移動以及進行相應的處置。
所述人工標記是Tag36h11標記系列、Tag36h10標記系列、Tag25h9標記系列或Tag16h5標記系列等中的任意一個人工標記。
所述二維條碼常用的碼制有：Data Matrix,MaxiCode，Aztec，QR Code，Vericode，PDF417，Ultracode，Code 49，Code 16K等。所述二維條碼可以為堆疊式/行排式二維條碼和矩陣式二維條碼。
下面舉例說明自主移動設備結合人工標記和二維條碼進行電腦視覺定位的方法。該自主移動設備可以是機器人、無人搬運車或者無人駕駛車等。
例子1：在一個很大的工廠，搬運機器人欲行走到目的地並將目的地的物品搬運走。
所述搬運機器人具有一個結合人工標記和二維條碼進行電腦視覺定位的系統，該結合人工標記和二維條碼進行電腦視覺定位的系統包括圖像採集模組、人工標記識別模組、二維條碼識別模組、資料存儲模組和控制模組，各個模組的結構和功能如前所述，在此不再累述。
本實施例中，欲使搬運機器人將貨架上的一個機台搬運走，在機臺上方設置有人工標記A和二維條碼a。該人工標記A含有位置資訊，二維條碼a含有相關處置資訊。在資料存儲模組中，事先通過人工編寫程式賦予人工標記和二維條碼以不同的意義，人工標記A代表貨架上機台放置處，二維條碼a代表非易碎品，使用普通機械手進行夾取。
首先，控制模組控制搬運機器人按照地圖描述檔中規劃的行走路徑行走到人工標記A附近，即行走到貨架上機台放置處附近。
之後所述搬運機器人的圖像採集模組一般採用經過校準的相機鏡頭進行採集，並將採集到的圖像傳輸給人工標記識別模組和二維條碼識別模組。經過校準的相機鏡頭採集的圖像不會有變形和圖像失真的情況。
所述人工標記識別模組判斷所述圖像中哪些類似於人工標記，並將該類似的人工標記標記出來，並辨識到底是不是人工標記，如果是人工標記將該人工標記的ID讀出來，並將該人工標記的ID傳輸給資料存儲模組。而且，所述人工標記識別模組根據採集到的人工標記可以計算搬運機器人與人工標記之間的距離與角度，反推搬運機器人在地圖中的位置。如果搬運機器人還未到達人工標記處即貨架待搬運物品處，那麼控制模組可以微調搬運機器人移動到人工標記處即貨架待搬運物品處；如果搬運機器人已經到達人工標記處即貨架待搬運物品處，那麼控制模組不再控制搬運機器人動作。在本實施例中，所述人工標記識別模組根據採集到的人工標記A計算搬運機器人與人工標記A之間的距離與角度，反推搬運機器人剛好處於人工標記A處即貨架上機台放置處。
所述二維條碼識別模組判斷所述圖像中哪些類似於二維條碼，並將該類似的二維條碼標記出來，並辨識到底是不是二維條碼，如果是二維條碼將該二維條碼的URL讀出來，並將該二維條碼的URL傳輸給資料存儲模組。本實施例中，二維條碼識別模組識別出二維條碼a，並將該二維條碼a的URL傳輸給資料存儲模組。
所述資料存儲模組存儲有標有人工標記的地圖和地圖描述檔，還存儲有人工標記ID所對應的位置資訊，該資料存儲模組根據人工標記的ID可以判斷自主移動設備的位置，該資料存儲模組還可以連接到二維條碼的URL，根據URL獲得具體的處置資訊。本實施例中，所述人工標記A的ID所對應的位置資訊是貨架上機台放置處，所述二維條碼a的URL中記載有待搬運的物品機台是非易碎品，使用普通機械手進行夾取的資訊。
所述控制模組可以控制自主移動設備按照處置資訊進行動作。本實施例中，所述控制模組根據二維條碼a的URL中記載的待搬運的物品機台是非易碎品，使用普通機械手進行夾取的資訊進行相應的處置，即，該控制模組控制自主移動設備伸出普通機械手來夾取機台。
當然，如果貨架上的待搬運物品是易碎品，那麼可以在所述貨架上待搬運物品上方設置有其他的二維條碼。該二維條碼具有對應的URL，該URL中記載有待搬運的物品是易碎品，使用吸盤吸取該易碎品的資訊。
因此，未來更換貨架上的物品時，可以只修改二維條碼對應的URL中的資訊即可，也可以僅需要更換二維條碼即可讓機器人做相應的處置，不需要重新修改搬運機器人的程式。因此，程式撰寫更有彈性，不必把位置資訊和處置方法在程式中綁定，所以，處理過程更加簡單。
當然，人工標記和二維條碼代表的意義不限於此，不同的人工標記和二維條碼可以代表不同的意義，完全可以依靠程式編輯來實現。
例子2：若機器人的行走路徑中有不同的地面，欲使機器人順暢地通過各種不同的地形。
機器人行走的路徑中有不同的地面，例如水泥地、地毯、上坡或者下坡等，而機器人在不同的地面行走時摩擦係數會有不同，自然應該依據地形來相應的調整馬達輸出，這時可以通過結合人工標記和二維條碼的方法，告訴機器人動態的調整馬達輸出係數，以順暢地通過各種不同的地形。
所述機器人具有一個結合人工標記和二維條碼進行電腦視覺定位的系統，該結合人工標記和二維條碼進行電腦視覺定位的系統包括圖像採集模組、人工標記識別模組、二維條碼識別模組、資料存儲模組和控制模組，各個模組的結構和功能如前所述，在此不再累述。
在特殊路面的起點設置人工標記和二維條碼，人工標記含有位置資訊，二維條碼含有相關處置資訊。該人工標記用來表示特殊路段的起點，二維條碼表示該特殊路段的類型以及相關的處置資訊。例如，該特殊路段是水泥地，機器人該以哪種馬達輸出來行走該水泥地，該特殊路段是地毯，機器人該以哪種馬達輸出來行走該地毯，該特殊路段是上坡，機器人該以哪種馬達輸出來行走該上坡，該特殊路段是下坡，機器人該以哪種馬達輸出來行走該下坡，以及特殊路段的其他類型以及相關處置資訊。在本實施例中，在上坡路的起點設置人工標記B和二維條碼b，人工標記B代表特殊路段的起點，二維條碼b代表該特殊路段是上坡路，機器人具體以哪種馬達輸出來行走該上坡路。
首先，控制模組控制機器人按照地圖描述檔中規劃的行走路徑行走到人工標記B附近，即行走到特殊路段的起點。
之後所述機器人的圖像採集模組一般採用經過校準的相機鏡頭進行採集，並將採集到的圖像傳輸給人工標記識別模組和二維條碼識別模組。經過校準的相機鏡頭採集的圖像不會有變形和圖像失真的情況。
如前所述，人工標記識別模組識別出人工標記B，並將人工標記B的ID讀出來，並將該人工標記B的ID傳輸給資料存儲模組。而且，所述人工標記識別模組根據採集到的人工標記B可以計算機器人與人工標記B之間的距離與角度，反推機器人在地圖中的位置，經過計算機器人還未到達人工標記B即特殊路段的起點，那麼控制模組可以微調機器人移動到人工標記B處即特殊路段的起點。
如前所述，所述二維條碼識別模組識別出二維條碼b，並將該二維條碼b的URL讀出來，並將該二維條碼的URL傳輸給資料存儲模組。
所述資料存儲模組根據人工標記B的ID可以判斷機器人的位置，該資料存儲模組還可以連接到二維條碼b的URL，根據URL獲得具體的處置資訊。所述人工標記B的ID所對應的位置資訊是特殊路段的起點，所述二維條碼b的URL中記載有該特殊路段是上坡路，機器人具體以哪種馬達輸出來行走該上坡路。
所述控制模組根據二維條碼b的URL中記載的具體以哪種馬達輸出來行走該上坡路的資訊進行相應的處置，即，該控制模組控制機器人以特定的馬達輸出來行走該上坡路，以使機器人能順暢地通過該上坡路段。
當然，如果該特殊路面是其他的路面，那麼可以在所述特殊路面的起點設置有其他的二維條碼。該二維條碼具有對應的URL，該URL中記載有該特殊路段是什麼路面，機器人具體以哪種馬達輸出來行走該路面。
因此，當機器人到另外一個新環境執行任務時，可以只修改二維條碼對應的URL中的資訊即可。也可以僅需要更換二維條碼即可讓機器人做相應的處置，不需要重新修改機器人的程式。因此，程式撰寫更有彈性，不必把位置資訊和處置方法在程式中綁定，所以，處理過程更加簡單。
當然，人工標記和二維條碼代表的意義不限於此，不同的人工標記和二維條碼可以代表不同的意義，完全可以依靠程式編輯來實現。
視覺化人工標記定位系統中，不僅通過人工標記可以判斷自主移動設備所在的位置，而且自主移動設備在該位置需要知道的資訊以及相關處置資訊，也可以通過該二維條碼獲取。當需要知道的資訊以及相關處置資訊有變時，只修改二維條碼對應的URL中的資訊即可，也可以僅需要更換二維條碼即可讓自主移動設備做相應的處置，不需要重新修改自主移動設備的程式。因此，程式撰寫更有彈性，不必把位置資訊和處置方法在程式中綁定，所以，處理過程更加簡單。
綜上所述，本發明確已符合發明專利之要件，遂依法提出專利申請。惟，以上所述者僅為本發明之較佳實施例，自不能以此限制本案之申請專利範圍。舉凡習知本案技藝之人士援依本發明之精神所作之等效修飾或變化，皆應涵蓋於以下申請專利範圍內。
無：
無
Claims (10)
- 一種結合人工標記和二維條碼進行電腦視覺定位的系統，其包括：圖像採集模組、人工標記識別模組、二維條碼識別模組、資料存儲模組以及控制模組，所述圖像採集模組用來採集圖像，並將該圖像傳輸給人工標記識別模組和二維條碼識別模組；所述人工標記識別模組用於識別人工標記，並將該人工標記的ID讀出來，將該ID傳輸給所述資料存儲模組；所述二維條碼識別模組用於識別二維條碼，並將該二維條碼的URL讀出來，將該URL傳輸給資料存儲模組；所述資料存儲模組存儲有標有人工標記的地圖和地圖描述檔，還存儲有人工標記ID所對應的位置資訊以及可以連接到二維條碼所對應的URL，根據URL獲得具體的處置資訊；所述控制模組根據資料存儲模組存儲的資訊控制具有結合人工標記和二維條碼進行電腦視覺定位系統的自主移動設備移動以及進行相應的處置。
- 如請求項1所述的結合人工標記和二維條碼進行電腦視覺定位的系統，其中，所述圖像採集模組包括一鏡頭，該鏡頭為CCD鏡頭或CMOS鏡頭。
- 如請求項2所述的結合人工標記和二維條碼進行電腦視覺定位的系統，其中，所述圖像採集模組中的鏡頭為經過校準過的鏡頭。
- 一種結合人工標記和二維條碼進行電腦視覺定位的方法，其包括以下步驟：
提供一個人工標記和二維條碼，將該人工標記和二維條碼設置在需要標記的區域，所述人工標記含有位置資訊，所述二維條碼含有相關處置資訊；
提供一個具有如請求項1至3任意一項所述的結合人工標記進行電腦視覺定位系統的自主移動設備，該自主移動設備中的圖像採集模組採集所述人工標記和二維條碼的圖像，並將該圖像傳輸給人工標記識別模組和二維條碼識別模組；所述人工標記識別模組識別人工標記的圖像並將人工標記的ID傳輸給資料存儲模組；所述二維條碼識別模組識別所述二維條碼的圖像並將二維條碼的URL傳輸給資料存儲模組；所述資料存儲模組根據人工標記的ID判斷自主移動設備的位置，以及連接到二維條碼的URL，根據URL獲得具體的處置資訊；所述控制模組根據資料存儲模組存儲的資訊控制自主移動設備移動以及進行相應的處置。 - 如請求項4所述的結合人工標記和二維條碼進行電腦視覺定位的方法，其中，所述人工標記識別模組判斷所述圖像中哪些類似於人工標記，並將該類似的人工標記標記出來，並辨識到底是不是人工標記。
- 如請求項4所述的結合人工標記和二維條碼進行電腦視覺定位的方法，其中，所述二維條碼識別模組判斷所述圖像中哪些類似於二維條碼，並將該類似的二維條碼標記出來，並辨識到底是不是二維條碼。
- 如請求項4所述的結合人工標記和二維條碼進行電腦視覺定位的方法，其中，所述人工標記識別模組根據採集到的人工標記可以計算自主移動設備與人工標記之間的距離與角度，反推自主移動設備在地圖中的位置。
- 如請求項7所述的結合人工標記和二維條碼進行電腦視覺定位的方法，其中，如果自主移動設備還未到達人工標記處，那麼所述控制模組微調自主移動設備移動到所述人工標記處。
- 如請求項4所述的結合人工標記和二維條碼進行電腦視覺定位的方法，其中，所述人工標記是Tag36h11標記系列、Tag36h10標記系列、Tag25h9標記系列或Tag16h5標記系列中的任意一個人工標記。
- 如請求項4所述的結合人工標記和二維條碼進行電腦視覺定位的方法，其中，所述二維條碼可以為堆疊式二維條碼或矩陣式二維條碼。
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