室内定位系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种室内定位系统及方法，所述系统包括具有图像采集单元和数据处理单元的定位装置以及移动机器人，移动机器人在室内的地板上移动时，移动机器人设有的发射器朝向室内的天花板发射光束，形成大小和/或形状不同的第一光斑和第二光斑；斜向上设于室内的墙壁上的图像采集单元采集天花板的轮廓图像以及第一光斑和第二光斑的图像；数据处理单元根据天花板的轮廓图像以及第一光斑和第二光斑的图像，确定移动机器人在室内的地板上的位姿，实现在监测移动机器人在室内的地板上的位姿时，大大减轻发射器发射的光束经天花板至图像采集单元的光路被室内的家具、电器等物体遮挡的影响，有利于提高移动机器人定位的准确度。

Indoor positioning system and method

The invention discloses an indoor positioning system and method, the system includes positioning with image acquisition unit and data processing unit and a mobile robot, mobile robot in indoor floor, mobile robot is provided with the transmitter toward the indoor ceiling beam, resulting in the size and / or different shape first the spot and second spot; image acquisition unit ceiling contour image oblique on the interior walls and the image of the first and second spot spot; the data processing unit according to the contour of image and image the first ceiling light spot and second spot, determine the mobile robot in indoor floor pose, achieve posture in the monitoring of mobile robot in indoor floor, greatly reduce the beam launcher by the ceiling to single image acquisition The optical path of the element is affected by the shielding of the furniture and electrical objects in the room, which is helpful to improve the accuracy of the positioning of the mobile robot.

【技术实现步骤摘要】
室内定位系统及方法
本专利技术涉及室内定位
，尤其涉及一种移动机器人的室内定位系统及方法。
技术介绍
当今社会，移动机器人被越来越广泛地应用在室内，尤其是扫地机器人、拖地机器人、看护机器人等，定位技术是移动机器人实现自主导航中最基本，也是最重要的技术。定位技术包括相对定位法和绝对定位法，航位推算法是一种经典的相对定位法，指利用移动机器人上的诸如码盘、陀螺仪等各种传感器获取移动机器人的动态信息，通过递推累计公式获得机器人相对于初始状态的估计位置，缺点是累积误差较大；绝对定位法是指移动机器人通过获取外界一些位置等已知的参照信息，通过计算自己与参照信息之间的相互关系，进而计算出自己的位置。绝对定位技术主要采用基于信标的定位、环境地图模型匹配定位、视觉定位等。基于信标的定位是指通过移动机器人上的传感器接收或者观测周围环境中已知位置的信标，经过计算得出移动机器人与信标的相对位置，从而实现移动机器人的定位。信标可以是主动式的，也可以是被动式的，被动式的信标包括反光材质、特殊标记等，主动式的信标包括主动式光学信标，主动式光学信标发射的光线能够被移动机器人上的光学传感器探测到，从而可以测量发射的光线的各项参数，例如利用飞行时间(time-of-flight)法测量的距离、相对信标的方位、信号强度等。然而，在实际应用中，主动式光学信标与光学传感器之间的视线容易被室内的诸如家具、电器等物体挡住，光学传感器无法接收到主动式光学信标发射的光线，从而影响移动机器人的定位。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于传统技术中利用光学信标来定位移动机器人的方法，光学信标与光学传感器之间的视线容易被室内的家具、电器等物体挡住，影响移动机器人的定位准确度，提供一种室内定位系统及方法。一种室内定位系统，所述系统包括：移动机器人，被配置为在室内的地板上移动，所述移动机器人设有被配置为朝向室内的天花板发射光束的发射器，所述发射器发射的光束在室内的天花板上形成大小和/或形状不同的第一光斑和第二光斑；定位装置，包括：图像采集单元，被配置为斜向上设于室内的墙壁上，以便采集天花板的至少部分轮廓图像以及所述第一光斑和第二光斑的图像；与所述图像采集单元通信连接的数据处理单元，被配置为根据天花板的至少部分轮廓图像以及所述第一光斑和第二光斑的图像，确定所述移动机器人在室内的地板上的位姿。在其中一个实施例中，所述发射器为红外激光发射器，所述图像采集单元为红外图像采集单元。在其中一个实施例中，所述定位装置还包括至少三个轮廓标示位，被配置为设于室内的天花板上；所述图像采集单元被配置为采集至少三个所述轮廓标示位的图像；所述数据处理单元被配置为根据至少三个所述轮廓标示位的图像，确定天花板的至少部分轮廓图像。在其中一个实施例中，所述轮廓标示位为红外点状LED灯。在其中一个实施例中，所述数据处理单元被配置为：求取天花板的至少部分轮廓图像的透视形变校正参数；根据所述校正参数对所述第一光斑和第二光斑的图像进行校正；根据所述第一光斑和第二光斑的图像在天花板的至少部分轮廓图像的位姿，确定所述移动机器人在室内的地板上的位姿。在其中一个实施例中，所述数据处理单元被配置为：根据所述第一光斑的图像对应的第一最小外接圆以及所述第二光斑的图像对应的第二最小外接圆，确定所述第一最小外接圆的圆心和所述第二最小外接圆的圆心；根据所述第一最小外接圆的圆心位置和/或所述第二最小外接圆的圆心位置，确定所述移动机器人在室内的地板上的位置；根据所述第一最小外接圆的圆心和所述第二最小外接圆的圆心之间的连线方向，确定所述移动机器人在室内的地板上的姿势。一种室内定位方法，所述方法包括：移动机器人在室内的地板上移动时，所述移动机器人设有的发射器朝向室内的天花板发射光束，以使所述发射器发射的光束在室内的天花板上形成大小和/或形状不同的第一光斑和第二光斑；斜向上设于室内的墙壁上的图像采集单元采集天花板的至少部分轮廓图像以及所述第一光斑和第二光斑的图像；与所述图像采集单元通信连接的数据处理单元根据天花板的至少部分轮廓图像以及所述第一光斑和第二光斑的图像，确定所述移动机器人在室内的地板上的位姿。在其中一个实施例中，所述发射器为红外激光发射器，所述图像采集单元为红外图像采集单元。在其中一个实施例中，所述图像采集单元采集设于室内的天花板上的至少三个所述轮廓标示位的图像；所述数据处理单元根据至少三个所述轮廓标示位的图像，确定天花板的至少部分轮廓图像。在其中一个实施例中，所述轮廓标示位为红外点状LED灯。在其中一个实施例中，所述数据处理单元求取天花板的至少部分轮廓图像的透视形变校正参数；根据所述校正参数对所述第一光斑和第二光斑的图像进行校正；根据所述第一光斑和第二光斑的图像在天花板的至少部分轮廓图像的位姿，确定所述移动机器人在室内的地板上的位姿。在其中一个实施例中，所述数据处理单元根据所述第一光斑的图像对应的第一最小外接圆以及所述第二光斑的图像对应的第二最小外接圆，确定所述第一最小外接圆的圆心和所述第二最小外接圆的圆心；根据所述第一最小外接圆的圆心位置和/或所述第二最小外接圆的圆心位置，确定所述移动机器人在室内的地板上的位置；根据所述第一最小外接圆的圆心和所述第二最小外接圆的圆心之间的连线方向，确定所述移动机器人在室内的地板上的姿势。一种室内覆盖率测试系统，包括上述任一项所述的系统。一种室内覆盖率测试方法，包括上述任一项所述的方法。本专利技术实施例提供的一种室内定位系统，包括定位装置以及被配置为在室内的地板上移动的移动机器人，移动机器人上的发射器向天花板发射光束形成大小和/或形状不同的第一光斑和第二光斑；定位装置的图像采集单元斜向上设于室内的墙壁上，用于采集天花板的轮廓图像以及第一光斑和第二光斑的图像；定位装置的数据处理单元根据天花板的轮廓图像以及第一光斑和第二光斑的图像确定移动机器人在室内的地板上的位姿，实现在监测移动机器人在室内的地板上的位姿时，大大减轻发射器发射的光束经天花板至图像采集单元的光路被室内的家具、电器等物体遮挡的影响，有利于提高移动机器人在室内的地板上定位的准确度。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，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变形形式。图1是本专利技术实施例的一种室内定位系统的应用场景示意图；图2是图1中所示定位装置的结构框图；图3和图4分别是第一光斑和第二光斑的两种视觉表现图；图5是图像采集单元采集到的天花板的轮廓图像以及第一光斑和第二光斑图像的示意图；图6是图5中经过透视形变校正后的图像；图7是数据处理单元执行的步骤流程图；图8是图7中步骤S3的一实施例的步骤流程图；图9是根据校正后的第一光斑和第二光斑确定移动机器人的位姿的说明示意图；图10是一个应用场景中的室内俯视示意图；图11是配置有中扫的移动机器人在两个相邻采样时刻的位置示意图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种室内定位系统，其特征在于，所述系统包括：移动机器人，被配置为在室内的地板上移动，所述移动机器人设有被配置为朝向室内的天花板发射光束的发射器，所述发射器发射的光束在室内的天花板上形成大小和/或形状不同的第一光斑和第二光斑；定位装置，包括：图像采集单元，被配置为斜向上设于室内的墙壁上，以便采集天花板的至少部分轮廓图像以及所述第一光斑和第二光斑的图像；与所述图像采集单元通信连接的数据处理单元，被配置为根据天花板的至少部分轮廓图像以及所述第一光斑和第二光斑的图像，确定所述移动机器人在室内的地板上的位姿。

【技术特征摘要】
1.一种室内定位系统，其特征在于，所述系统包括：移动机器人，被配置为在室内的地板上移动，所述移动机器人设有被配置为朝向室内的天花板发射光束的发射器，所述发射器发射的光束在室内的天花板上形成大小和/或形状不同的第一光斑和第二光斑；定位装置，包括：图像采集单元，被配置为斜向上设于室内的墙壁上，以便采集天花板的至少部分轮廓图像以及所述第一光斑和第二光斑的图像；与所述图像采集单元通信连接的数据处理单元，被配置为根据天花板的至少部分轮廓图像以及所述第一光斑和第二光斑的图像，确定所述移动机器人在室内的地板上的位姿。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述发射器为红外激光发射器，所述图像采集单元为红外图像采集单元。3.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于，所述定位装置还包括至少三个轮廓标示位，被配置为设于室内的天花板上；所述图像采集单元被配置为采集至少三个所述轮廓标示位的图像；所述数据处理单元被配置为根据至少三个所述轮廓标示位的图像，确定天花板的至少部分轮廓图像。4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述轮廓标示位为红外点状LED灯。5.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于，所述数据处理单元被配置为：求取天花板的至少部分轮廓图像的透视形变校正参数；根据所述校正参数对所述第一光斑和第二光斑的图像进行校正；根据所述第一光斑和第二光斑的图像在天花板的至少部分轮廓图像的位姿，确定所述移动机器人在室内的地板上的位姿。6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述数据处理单元被配置为：根据所述第一光斑的图像对应的第一最小外接圆以及所述第二光斑的图像对应的第二最小外接圆，确定所述第一最小外接圆的圆心和所述第二最小外接圆的圆心；根据所述第一最小外接圆的圆心位置和/或所述第二最小外接圆的圆心位置，确定所述移动机器人在室内的地板上的位置；根据所述第一最小外接圆的圆心和所述第二最小外接圆的圆心之间的连线方向，确定所述移动机器人在室内的地板上的姿势。7.一种室内定位方法...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘煜熙，刘鬯，刘智成，
申请(专利权)人：深圳悉罗机器人有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44