基于二维激光雷达强度数值识别反光标识的方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于二维激光雷达强度数值识别反光标识的方法及装置，所述方法包括：基于激光雷达获取扫描到的反光标识的激光点数量；基于所述激光点数量进行反光标识的长度数值计算，获取反光标识的计算长度；判断所述反光标识的计算长度与预留的实际长度之差是否小于预设阈值；若是，则基于所述反光标识至所述激光雷达的距离及角度计算所述反光标识相对于所述激光雷达的坐标和方位。在本发明专利技术实施例中，在不增加外部传感器的情况下仅使用了激光雷达和反光标识，即可实现了移动机器人识别特定标识的功能，能够应用于激光雷达照射范围内各种需要标识的目标点上。

A method and device for recognition of reflective signs based on 2D lidar intensity

【技术实现步骤摘要】
基于二维激光雷达强度数值识别反光标识的方法及装置
本专利技术涉及机器人智能定位
，尤其涉及一种基于二维激光雷达强度数值识别反光标识的方法及装置。
技术介绍
在机器人运动过程中经常需要定位或识别某些标识，例如机器人需要识别充电座的标识，当机器人电量低的时候，可以回到充电座的位置进行充电，又如搬运机器人需要识别产线的入口或出口的标识，以便对齐产线进行装货卸货，这些功能都需要对标识进行识别和对准；目前大部分用于标识或对准的技术都需要增加额外的传感器以及对使用环境进行更改，例如利用磁感应方式，需要在地面贴上磁条易损坏，利用红外对射的方式需要在对准端安装红外发射和接收传感器，利用视觉识别的方式，需要增加视觉传感器,抗干扰能力差，利用无线感应标签的方式，需要在对端贴上感应标签但识别精度底；在目前以激光雷达作为主要传感器的移动机器人中，增加传感器意味着增加资金和技术的成本投入以及施工的难度。现有技术中使用了激光雷达的距离测量数值，去标记物体的轮廓，由于激光雷达返回的数据有一定的漂移，通过轮廓特征去识别充电座或其他标识，这种方式在不同角度和距离，会导致轮廓特征也会有所不同，同时环境地图不同物体的轮廓也有相似之处极容易造成误识别，另外识别率不高。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，本专利技术提供了一种基于二维激光雷达强度数值识别反光标识的方法及装置，在不增加外部传感器的情况下仅使用了激光雷达和反光标识，即可实现了移动机器人识别特定标识的功能，能够应用于激光雷达照射范围内各种需要标识的目标点上。为了解决上述技术问题，本专利技术实施例提供了一种基于二维激光雷达强度数值识别反光标识的方法，所述方法包括：基于激光雷达获取扫描到的反光标识的激光点数量；基于所述激光点数量进行反光标识的长度数值计算，获取反光标识的计算长度；判断所述反光标识的计算长度与预留的实际长度之差是否小于预设阈值；若是，则基于所述反光标识至所述激光雷达的距离及角度计算所述反光标识相对于所述激光雷达的坐标和方位。可选的，所述方法还包括：基于机器人操作界面输入所述反光标识的亮面和暗面的长度至所述机器人自带计算机的内存存储器中；在所述机器人自动计算机内根据所述反光标识的亮面和暗面的长度计算获得所述反光标识的预留的实际长度。可选的，所述反光标识由多个不同或相同长度的亮面和暗面交叉排序组合而成，所述亮面和所述暗面为两种不同反射率的材料。可选的，所述基于激光雷达获取扫描到的反光标识的激光点数量，包括：所述激光雷达照射在所述反光标识的亮面和暗面两种不同反射率的材料上时，基于所述激光雷达监测所述反光标识的亮面和暗面的反光强度数值来分别获取所述反光标识的亮面的激光点数量和所述反光标识的暗面的激光点数量；基于所述反光标识的亮面的激光点数量和所述反光标识的暗面的激光点数量获得反光标识的激光点数量。可选的，所述基于所述激光点数量进行反光标识的长度数值计算，获取反光标识的计算长度，包括：基于所述反光标识的亮面和暗面形成不同的反光标识编码；基于每个激光点间隔的角度数据和激光雷达返回的距离数值计算获得每个反光标识编码的弧度长；对每个反光标识编码的弧度长进行累加处理，获取反光标识的计算长度。可选的，所述基于每个激光点间隔的角度数据和激光雷达返回的距离数值计算获得每个反光标识编码的弧度长，包括：获取每个激光点间隔的角度固定值，所述每个激光点间隔的角度固定值为基于激光雷达的型号获得的；基于激光雷达至激光点返回的距离数值，获得激光雷达到反光标识的距离；根据激光雷达到当前激光点的距离和下一个激光点的距离均值计算当前激光点与下一个激光点之间的距离；对获得的前激光点与下一个激光点之间的距离进行累加，获得每个反光标识编码的弧度长。可选的，所述基于所述反光标识至所述激光雷达的距离及角度计算所述反光标识相对于所述激光雷达的坐标，包括：取所述反光标识的计算长度和中值作为反光标识的中点，获得激光雷达到反光标识中点的距离，以及雷达朝向到反光标识中点的夹角；根据激光雷达到反光标识中点的距离和雷达朝向到反光标识中点的夹角计算获得所述反光标识相对于所述激光雷达的坐标，其中，计算公式如下：其中，x表示反光标识相对于激光雷达的横坐标；y表示反光标识相对于激光雷达的横坐标；g表示激光雷达到反光标识中点的距离；γ表示雷达朝向到反光标识中点的夹角。可选的，所述基于所述反光标识至所述激光雷达的距离及角度计算所述反光标识相对于所述激光雷达的方位，包括：在获得所述反光标识相对于所述激光雷达的坐标之后，获取激光雷达到反光标识第一个激光点第一距离和激光雷达到反光标识最后一个激光点第二距离；获取第一距离与第二距离之差作为第三距离，其中，所述第一距离等于第四距离与第三距离相加，第四距离等于第二距离；获取第一个激光点和最后一个激光点在激光雷达处形成的第一夹角；基于第一夹角、第二距离和第四距离利用三角函数余弦定理获得第五距离；基于第五距离、第三距离以及反光标识的计算长度利用三角函数余弦定理获得第五距离与反光标识的计算长度形成的第二夹角；基于第一夹角和第二夹角获得所述反光标识相对于所述激光雷达的方位。可选的，所述基于第一夹角、第二距离和第四距离利用三角函数余弦定理获得第五距离的计算公式如下：所述基于第五距离、第三距离以及反光标识的计算长度利用三角函数余弦定理获得第五距离与反光标识的计算长度形成的第二夹角的计算公式如下：其中，a表示第五距离；b1表示第四距离；c表示第二距离；b1＝c；α表示第一夹角；b2表示第三距离；L表示反光标识的计算长度；β表示第五距离与反光标识的计算长度形成的第二夹角。另外，本专利技术实施例还提供了一种基于二维激光雷达强度数值识别反光标识的装置，所述装置包括：数据获取模块：用于基于激光雷达获取扫描到的反光标识的激光点数量；计算模块：用于基于所述激光点数量进行反光标识的长度数值计算，获取反光标识的计算长度；判断模块：用于判断所述反光标识的计算长度与预留的实际长度之差是否小于预设阈值；坐标和方向获取模块：用于在判断所述反光标识的计算长度与预留的实际长度之差小于预设阈值时，则基于所述反光标识至所述激光雷达的距离及角度计算所述反光标识相对于所述激光雷达的坐标和方位。在本专利技术实施例中，在不增加外部传感器的情况下仅使用了激光雷达和反光标识，即可实现了移动机器人识别特定标识的功能，能够应用于激光雷达照射范围内各种需要标识的目标点上，例如机器人充电座，产线的装货和卸货口，以及各种需要标识的来定义的目标点；具有原理简单，计算量小，实时高效的特点，能够根据不同的编码识别不同的目标，使用范围广。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本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于二维激光雷达强度数值识别反光标识的方法，其特征在于，所述方法包括：/n基于激光雷达获取扫描到的反光标识的激光点数量；/n基于所述激光点数量进行反光标识的长度数值计算，获取反光标识的计算长度；/n判断所述反光标识的计算长度与预留的实际长度之差是否小于预设阈值；/n若是，则基于所述反光标识至所述激光雷达的距离及角度计算所述反光标识相对于所述激光雷达的坐标和方位。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于二维激光雷达强度数值识别反光标识的方法，其特征在于，所述方法包括：
基于激光雷达获取扫描到的反光标识的激光点数量；
基于所述激光点数量进行反光标识的长度数值计算，获取反光标识的计算长度；
判断所述反光标识的计算长度与预留的实际长度之差是否小于预设阈值；
若是，则基于所述反光标识至所述激光雷达的距离及角度计算所述反光标识相对于所述激光雷达的坐标和方位。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
基于机器人操作界面输入所述反光标识的亮面和暗面的长度至所述机器人自带计算机的内存存储器中；
在所述机器人自动计算机内根据所述反光标识的亮面和暗面的长度计算获得所述反光标识的预留的实际长度。


3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述反光标识由多个不同或相同长度的亮面和暗面交叉排序组合而成，所述亮面和所述暗面为两种不同反射率的材料。


4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述基于激光雷达获取扫描到的反光标识的激光点数量，包括：
所述激光雷达照射在所述反光标识的亮面和暗面两种不同反射率的材料上时，基于所述激光雷达监测所述反光标识的亮面和暗面的反光强度数值来分别获取所述反光标识的亮面的激光点数量和所述反光标识的暗面的激光点数量；
基于所述反光标识的亮面的激光点数量和所述反光标识的暗面的激光点数量获得反光标识的激光点数量。


5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述激光点数量进行反光标识的长度数值计算，获取反光标识的计算长度，包括：
基于所述反光标识的亮面和暗面形成不同的反光标识编码；
基于每个激光点间隔的角度数据和激光雷达返回的距离数值计算获得每个反光标识编码的弧度长；
对每个反光标识编码的弧度长进行累加处理，获取反光标识的计算长度。


6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述基于每个激光点间隔的角度数据和激光雷达返回的距离数值计算获得每个反光标识编码的弧度长，包括：
获取每个激光点间隔的角度固定值，所述每个激光点间隔的角度固定值为基于激光雷达的型号获得的；
基于激光雷达至激光点返回的距离数值，获得激光雷达到反光标识的距离；
根据激光雷达到当前激光点的距离和下一个激光点的距离均值计算当前激光点与下一个激光点之间的距离；
对获得的前激光点与下一个激光点之间的距离进行累加，获得每个反光标识编码的弧度长。


7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述反光标识至所述激光雷达的距离及角度计算所述反光标...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒙仕格，周广兵，柯晶晶，郑辉，林飞堞，陈惠纲，王珏，
申请(专利权)人：华南智能机器人创新研究院，
类型：发明
国别省市：广东;44