自动引导小车的定位方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种自动引导小车的定位方法，适用于配置有摄像设备的自动引导小车，涉及地图信息采集领域，包括步骤：根据所述摄像设备的拍摄结果，获取环境图像；对所述环境图像进行二维码检测；当所述环境图像中未检测到二维码图像时，对下一帧的环境图像进行所述二维码检测；当所述环境图像中检测到二维码图像时，获取所述二维码图像的四个顶点的地图坐标和摄像坐标；根据所述地图坐标和所述摄像坐标，计算所述摄像坐标与所述地图坐标的转换关系，从而得到所述自动引导小车与二维码的相对位姿。本发明专利技术实施例还提供了自动引导小车的定位装置，能更精确高效地计算出自动引导小车与二维码的相对位姿，从而对自动引导小车实现更高精度的定位。

Positioning Method and Device of Automatic Guided Car

The invention discloses a positioning method for an automatic guiding car equipped with a camera, which relates to the field of map information acquisition, including steps: acquiring an environmental image according to the results of the camera; performing two-dimensional code detection on the environmental image; and detecting the environment of the next frame when no two-dimensional code image is detected in the environmental image. When the two-dimensional code image is detected in the environment image, the map coordinates and camera coordinates of the four vertices of the two-dimensional code image are acquired; according to the map coordinates and the camera coordinates, the conversion relationship between the camera coordinates and the map coordinates is calculated, and the relative position and posture of the automatic guiding car and the two-dimensional code are obtained. The embodiment of the invention also provides a positioning device for the automatic guiding car, which can calculate the relative position and posture of the automatic guiding car and the two-dimensional code more accurately and efficiently, thereby realizing a higher precision positioning for the automatic guiding car.

【技术实现步骤摘要】
自动引导小车的定位方法和装置
本专利技术涉及地图信息采集领域，尤其涉及一种自动引导小车的定位方法和装置。
技术介绍
二维码是一种具有可读性的条码，通过某种特定的几何图形按照一定规律在平面上分布的黑白相间的图像记录数据。二维码具有信息容量大、可靠性高等特点，因此在诸如仓库存储或是车间搬运等应用环境下，二维码定位技术作为自动引导小车控制中的关键技术之一，常用于对自动引导小车进行导航和定位。在现有技术中，通常是根据获取到的图像，计算自动引导小车与已知位置的二维码之间的相对位置，从而根据该二维码的位置计算出该自动引导小车的位置。在实施本专利技术的过程中，专利技术人发现，现有技术通过二维码的三个位置探测图形的位置，大致估计自动引导小车的旋转角度，得到的自动引导小车与二维码的相对位置存在较大误差，无法对该自动引导小车进行高精度定位。
技术实现思路
本专利技术实施例的目的是提供一种自动引导小车的定位方法和装置，能更精确高效地计算出自动引导小车与二维码的相对位姿，从而对自动引导小车实现更高精度的定位。为实现上述目的，本专利技术实施例提供了一种自动引导小车的定位方法，适用于配置有摄像设备的自动引导小车，包括步骤：根据所述摄像设备的拍摄结果，获取环境图像；对所述环境图像进行二维码检测；当所述环境图像中未检测到二维码图像时，对下一帧的环境图像进行所述二维码检测；当所述环境图像中检测到二维码图像时，获取所述二维码图像的四个顶点的地图坐标和摄像坐标；其中，所述地图坐标为地图坐标系中的坐标，所述摄像坐标为摄像坐标系中的坐标；根据所述地图坐标和所述摄像坐标，计算所述摄像坐标与所述地图坐标的转换关系，从而得到所述自动引导小车与二维码的相对位姿。作为对上述方案的改进，所述二维码检测包括顶点检测和图形检测；其中，所述顶点检测为检测四边形的四个顶点是否存在；所述图形检测为检测二维码图像的位置探测图形是否存在。作为对上述方案的改进，所述顶点检测包括步骤：对所述环境图像进行霍夫变换，以检测所述环境图像中是否存在四边形的四个顶点；若在所述环境图像中未检测到四边形的四个顶点，则认为在所述环境图像中未检测到二维码图像；若在所述环境图像中检测到四边形的四个顶点，则对相应的四边形区域进行所述图形检测。作为对上述方案的改进，所述顶点检测还包括步骤：对所述顶点检测得到的所述四边形区域进行平面投影转换，以得到修正后的四边形区域；对所述修正后的四边形区域进行所述图形检测。作为对上述方案的改进，所述图形检测包括步骤：搜索所述四边形区域中，分别与所述四边形区域的四个顶点距离最小的四个非零连通域，作为四个目标连通域；检测是否存在形态满足预设关系的三个所述目标连通域；若检测到满足所述预设关系的三个所述目标连通域，则认为所述四边形区域对应的图像为二维码图像，三个所述目标连通域为位置探测图形；若未检测到满足所述预设关系的三个所述目标连通域，则认为在所述环境图像中未检测到二维码图像。作为对上述方案的改进，对于所述四个目标连通域中，面积差距小于预设阈值的、且为唯一组合的三个所述目标连通域，则认为所述唯一组合的三个所述目标连通域的形态满足预设关系。作为对上述方案的改进，所述若未检测到满足所述预设关系的三个所述目标连通域，则认为在所述环境图像中未检测到二维码图像，包括步骤：若所述四个目标连通域中，未检测到满足所述预设关系的三个所述目标连通域，将所述四个目标连通域的值置零，确定四个新的目标连通域；若所述目标连通域不足四个，则认为所述环境图像中未检测到二维码图像。作为对上述方案的改进，其特征在于，所述根据所述地图坐标和所述摄像坐标，计算所述摄像坐标与所述地图坐标的转换关系，从而得到所述自动引导小车与所述二维码的相对位姿，包括步骤：获取所述摄像设备的内部参数，得到所述摄像设备的内参矩阵；基于所述内参矩阵，根据所述地图坐标和所述摄像坐标，计算相应的旋转矩阵和三维平移向量；根据所述旋转矩阵和所述三维平移向量，得到所述相对位姿；所述旋转矩阵与所述三维平移向量满足关系：Mi＝RXi+t其中，Mi为顶点i的摄像坐标；R为所述旋转矩阵；Xi为所述顶点i的地图坐标，t为所述三维平移向量；s为常量；ui和vi为所述顶点i的图像坐标，即所述顶点i在所述环境图像中的坐标信息；K为所述内参矩阵；所述顶点i为所述四个顶点中的任一顶点。作为对上述方案的改进，其特征在于，所述顶点i的图像坐标ui和vi满足关系：ui＝(u′i+u0(k1·r+k2·r2))/(k1·r+k2·r2)vi＝(v′i+v0(k1·r+k2·r2))/(k1·r+k2·r2)其中，u0和v0为所述环境图像中的中心像素坐标；u′i和v′i为所述顶点i的在所述环境图像中的原始坐标；fx为所述内参矩阵的对角线上的第一个元素；fy为所述内参矩阵的对角线上的第二个元素；k1和k2为所述摄像设备的径向畸变参数；所述相对位姿还包括偏转角度θx、θy和θz中的一项或多项；所述偏转角度θx、θy和θz满足：θx＝atan(r32/r33)θz＝atan(r21/r11)其中，有本专利技术实施例还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质包括存储的计算机程序，其中，在所述计算机程序运行时控制所述计算机可读存储介质所在设备执行如上任意一项所述的定位方法。与现有技术相比，本专利技术公开的一种自动引导小车的定位方法和装置，通过自动引导小车的摄像设备对环境进行拍摄，从而得到环境图像。对所述环境图像进行二维码检测，在所述环境图像中未检测到二维码图像的情况下，对下一帧环境图像进行检测，在所述环境图像中检测到二维码图像的情况下，则获取所述二维码图像的四个顶点的地图坐标和摄像坐标，从而根据所述地图坐标和所述摄像坐标的转换关系，计算地图坐标系与摄像坐标系的转换关系，进一步得到所述自动引导小车与二维码的相对位姿。由于在定位过程中，引入所述二维码图像中的四个顶点作为定位依据，在摄取到单张所述环境图像时，即可根据其中的二维码图像，确定当前与所述二维码的相对位姿，解决了现有技术中仅根据位置探测图形进行判断，导致误差较大的技术问题，从而能够能更精确地计算出自动引导小车与二维码的相对位姿，从而对自动引导小车实现更高精度的定位。附图说明图1是本专利技术实施例1中一种自动引导小车的定位方法的流程示意图。图2是本专利技术实施例2的定位方法的中值滤波处理的流程示意图。图3是本专利技术实施例3的定位方法中顶点检测的流程示意图。图4是本专利技术实施例3的定位方法中图形检测的流程示意图。图5是本专利技术实施例3的定位方法中步骤S122d的流程示意图。图6是本专利技术实施例4的定位方法中步骤S150的流程示意图。图7是本专利技术实施例5中一种自动引导小车的定位装置的结构示意图。图8是本专利技术实施例6中一种自动引导小车的定位装置的结构示意图。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、完整地描述，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，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术实施例1提供了一种自动引导小车的定位方法，该定位方法适用于配置有摄像设备的自动引导小车，例如直接运行在配置有摄像头的自动引导小车本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种自动引导小车的定位方法，适用于配置有摄像设备的自动引导小车，其特征在于，包括步骤：根据所述摄像设备的拍摄结果，获取环境图像；对所述环境图像进行二维码检测；当所述环境图像中未检测到二维码图像时，对下一帧的环境图像进行所述二维码检测；当所述环境图像中检测到二维码图像时，获取所述二维码图像的四个顶点的地图坐标和摄像坐标；其中，所述地图坐标为地图坐标系中的坐标，所述摄像坐标为摄像坐标系中的坐标；根据所述地图坐标和所述摄像坐标，计算所述摄像坐标与所述地图坐标的转换关系，从而得到所述自动引导小车与二维码的相对位姿。

【技术特征摘要】
1.一种自动引导小车的定位方法，适用于配置有摄像设备的自动引导小车，其特征在于，包括步骤：根据所述摄像设备的拍摄结果，获取环境图像；对所述环境图像进行二维码检测；当所述环境图像中未检测到二维码图像时，对下一帧的环境图像进行所述二维码检测；当所述环境图像中检测到二维码图像时，获取所述二维码图像的四个顶点的地图坐标和摄像坐标；其中，所述地图坐标为地图坐标系中的坐标，所述摄像坐标为摄像坐标系中的坐标；根据所述地图坐标和所述摄像坐标，计算所述摄像坐标与所述地图坐标的转换关系，从而得到所述自动引导小车与二维码的相对位姿。2.如权利要求1所述的定位方法，其特征在于，所述二维码检测包括顶点检测和图形检测；其中，所述顶点检测为检测二维码图像对应的四边形的四个顶点是否存在；所述图形检测为检测二维码图像的位置探测图形是否存在。3.如权利要求2所述的定位方法，其特征在于，所述顶点检测包括步骤：对所述环境图像进行霍夫变换，以检测所述环境图像中是否存在四边形的四个顶点；若在所述环境图像中未检测到四边形的四个顶点，则认为在所述环境图像中未检测到二维码图像；若在所述环境图像中检测到四边形的四个顶点，则对相应的四边形区域进行所述图形检测。4.如权利要求3所述的定位方法，其特征在于，所述顶点检测还包括步骤：对所述顶点检测得到的所述四边形区域进行平面投影转换，以得到修正后的四边形区域；对所述修正后的四边形区域进行所述图形检测。5.如权利要求2所述的定位方法，其特征在于，所述图形检测包括步骤：搜索所述四边形区域中，分别与所述四边形区域的四个顶点距离最小的四个非零连通域，作为四个目标连通域；检测是否存在形态满足预设关系的三个所述目标连通域；若检测到满足所述预设关系的三个所述目标连通域，则认为所述四边形区域对应的图像为二维码图像，三个所述目标连通域为位置探测图形；若未检测到满足所述预设关系的三个所述目标连通域，则认为在所述环境图像中未检测到二维码图像。6.如权利要求5所述的定位方法，其特征在于，对于所述四个目标连通域中，面积差距小于预设阈值的、且为唯一组合的三个所述目标连通域，则认为所述唯一组合的三个所述目标连通域的形态满足预设关系。...

【专利技术属性】
技术研发人员：熊韬，张胜斌，王锦山，冼志怀，
申请(专利权)人：广州广电研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44