参考平面调整及障碍物检测方法、深度相机、导航设备技术

本申请公开一种参考平面的调整方法、障碍物检测方法、深度相机以及导航设备，所述参考平面的调整方法包括：获取标准平面的标准深度值D0；采用深度相机对实际所在平面进行测量，获取测量深度值F1；根据所述测量深度值F1与所述标准深度值D0，获得所述深度相机的等效倾角α，所述等效倾角α为所述深度相机在垂直于传感面的平面内的等效倾角；根据所述等效倾角α与所述标准深度值D0，获得实际所在平面对应的参考平面的参考深度值D1。上述方法能够基于实际检测场景的环境干扰，获得更为准确的参考平面。

【技术实现步骤摘要】
参考平面调整及障碍物检测方法、深度相机、导航设备
本申请涉及距离传感
，具体涉及一种参考平面调整及障碍物检测方法、深度相机、地面导航设备。
技术介绍
飞行时间(ToF，TimeofFlight)相机通过传感器发出的脉冲信号从发射到接收的时间间隔或激光往返被测物体一次所产生的相位来实现对被测物体的距离、三维结构或三维轮廓的测量。ToF传感器可同时获得灰度图像和距离图像，广泛应用在体感控制、行为分析、监控、自动驾驶、人工智能、机器视觉和自动3D建模等诸多领域。ToF相机被广泛使用在AGV(AutomatedGuidedVehicle)地面导航领域，例如应用于扫地机器人等。在进行地面导航时，会面临地面环境复杂的情况，例如地面不同区域的材质、场景不同，不同区域的反射率差异较大，使得多路径反射光等因素对测距的准确性造成较大的影响，从而无法准确识别地面位置，进而造成对障碍物的判断发生误差。如何提高地面导航过程中，提高对障碍物检测的准确性，是目前亟待解决的问题。
技术实现思路
鉴于此，本申请提供一种参考平面调整方法、障碍物检测方法、深度相机以及地面导航设备，以解决现有技术中由于地面环境差异导致的地面障碍物检测不准确的问题。本申请提供的一种参考平面的调整方法，包括：获取标准平面R的标准深度值D0；深度相机对实际所在平面进行测量，获取测量深度值F1；根据所述测量深度值F1与所述标准深度值D0，获得所述深度相机的等效倾角α，所述等效倾角α为所述深度相机在垂直于传感面的平面内的等效倾斜角度；根据所述等效倾角α与所述标准深度值D0，获得实际所在平面对应的参考平面的参考深度值D1。可选的，确定所述等效倾角α的方法包括：根据所述测量深度值F1与所述标准深度值D0，获取像素特征值res1，其中H为标准深度值D0对应的标准平面与深度相机之间的高度差；逐行计算像素坐标系下的像素行特征值res1_rowavg(i)，res1_rowavg(i)为第i行的像素单元的像素特征值res1的算数平均值，i＝1:row_size，row_size为ToF相机的像素行数；计算空间坐标系下的空间行特征值f1_rowavg(i)，f1_rowavg(i)为第i行的像素单元对应的测量深度值的算数平均值；将像素行特征值res1_rowavg(i)与空间行特征值f1_rowavg(i)进行线性拟合，得到拟合函数res1_rowavg＝k1·f1_rowavg+b1；根据所述拟合函数的斜率k1，计算得到所述等效倾角α，α＝arctan(k1)。可选的，根据等效旋转角α和标准深度值D0，计算得到所述参考深度值：可选的，还包括：根据深度相机所在平面的实际形貌特征，对所述参考平面进行补偿，获得补偿后的参考深度值D1’。可选的，当实际地面具有凹陷或凸起时，将参考平面向深度相机的高度方向移动一补偿距离d，获得补偿后参考平面，所述补偿距离d大于或等于所述凹陷或凸起的高度。可选的，补偿后参考平面对应的参考深度值可选的，当所在平面与深度相机之间的高度差为H’，对所述参考平面进行补偿后的参考深度值可选的，所述深度相机为ToF相机。本申请还提供一种地面障碍物检测方法，包括：根据上述任一项所述的方法，获得所在地面对应的参考深度值；进行距离检测，将被测位置处的实测深度值与对应的参考深度值进行比较；若实测深度值大于或等于所述参考深度值，则以一特征值替代所述实测深度值，将对应位置标记为可通行区域。可选的，还包括：若实测深度值小于所述参考深度值，则将对应位置处的实测深度值作为障碍物的深度值。本申请还提供一种深度相机，包括：检测模块，用于获取检测信号；处理器，用于控制所述检测模块进行距离检测，以及根据检测信号获取测量深度值；存储模块，用于存储标准深度值和特征值，所述特征值用于标记可通行区域，所述存储模块内还存储有用于被所述处理器执行的计算机程序，所述计算机程序被所述处理器运行时能够实现如上述任一项所述的参考平面的调整方法，获取参考深度值。可选的，所述计算机程序被所述处理器运行时还能够执行如下步骤：控制所述检测模块进行距离检测，获取检测信号；根据所述检测信号获得被测位置处的实测深度值；将所述实测深度值与对应的参考深度值进行比较；若实测深度值大于或等于所述参考深度值，则以一特征值替代所述实测深度值，将对应位置标记为可通行区域。可选的，还包括：若实测深度值小于所述参考深度值，则将对应位置的实测深度值作为障碍物的深度值。本申请还提供一种地面导航设备，包括如上述任一项所述的深度相机。本申请的参考平面的调整方法，基于不受干扰的标准平面的标准深度值，结合深度相机的等效倾角，获得修正后的参考平面及对应的参考深度值，所述参考平面能够更为准确表征所在平面，避免测量环境对深度相机所在平面的辨识准确性的影响。进一步的，还可以对参考平面进行补偿，结合平面的形貌特征，将参考平面进行平移，以忽略起伏较小的形貌变化。本申请的障碍物检测方法，利用参考平面表征实际地面，由于参考深度值不受测量环境干扰，从而可以提高对于地面上障碍物检测的准确性，并且通过参数的标定，区分障碍物和可通行区域，算法简单，易于实现。附图说明为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例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申请的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，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附图。图1a和图1b为本申请一实施例的ToF相机测距的示意图；图2为本申请一实施例的参考平面的调整方法的流程示意图；图3为本申请一实施例的获取标准平面的标准深度的示意图；图4为本申请一实施例的深度相机具有等效倾角时的示意图；图5a为本申请一实施例的像素坐标系内的像素特征值的分布示意图；图5b为本申请一实施例的空间坐标系内的像素行特征值与空间行特征值的曲线示意图；图6为本申请一实施例的地面障碍物检测方法的流程示意图；图7为本申请一实施例的深度相机进行地面障碍物检测的示意图；图8为本专利技术一实施例的深度相机进行地面障碍物检测的示意图；图9为本专利技术一实施例的深度相机进行地面障碍物检测的示意图；图10a和图10b为本申请一实施例中的实际测距效果示意图；图11为本申请一实施例中的深度相机的结构示意图。具体实施方式如
技术介绍
中所述，现有技术中，由于地面材质及地面场景的复杂性，相应的地面辨识算法开发难度较大，特别是靠近地面的位置处，反射率分布较为复杂，且存在显著的多路径反射等因素，对于深度相机的深度测量会带来较大的误差，特别是对于通过检测光和反射光之间飞行时间差进行测距的ToF相机，更是会带来较为显著的测量误差，使得无法准确识别地面位置，进而对障碍物的高度测量发生偏差。请参考图1a和图1b，为ToF相机的结构示意图。所述ToF相机包括光本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种参考平面的调整方法，其特征在于，包括：/n获取标准平面的标准深度值D0；/n采用深度相机对实际所在平面进行测量，获取测量深度值F1；/n根据所述测量深度值F1与所述标准深度值D0，获得所述深度相机的等效倾角α，所述等效倾角α为所述深度相机在垂直于传感面的平面内的等效倾斜角度；/n根据所述等效倾角α与所述标准深度值D0，获得实际所在平面对应的参考平面的参考深度值D1。/n

【技术特征摘要】
1.一种参考平面的调整方法，其特征在于，包括：
获取标准平面的标准深度值D0；
采用深度相机对实际所在平面进行测量，获取测量深度值F1；
根据所述测量深度值F1与所述标准深度值D0，获得所述深度相机的等效倾角α，所述等效倾角α为所述深度相机在垂直于传感面的平面内的等效倾斜角度；
根据所述等效倾角α与所述标准深度值D0，获得实际所在平面对应的参考平面的参考深度值D1。


2.根据权利要求1所述的参考平面的调整方法，其特征在于，确定所述等效倾角α的方法包括：
根据所述测量深度值F1与所述标准深度值D0，获取像素特征值res1，其中H为标准深度值D0对应的标准平面与深度相机之间的高度差；
逐行计算像素坐标系下的像素行特征值res1_rowavg(i)，res1_rowavg(i)为第i行的像素单元的像素特征值res1的算数平均值；
逐行计算空间坐标系下的空间行特征值f1_rowavg(i)，f1_rowavg(i)为第i行的像素单元对应的测量深度值的算数平均值；
将像素行特征值res1_rowavg(i)与空间行特征值f1_rowavg(i)进行线性拟合，得到拟合函数res1_rowavg＝k1·f1_rowavg+b1；
根据所述拟合函数的斜率k1，计算得到所述等效倾角α，α＝arctan(k1)。


3.根据权利要求2所述的参考平面的调整方法，其特征在于，根据等效旋转角α和标准深度值D0，计算得到所述参考深度值D1:





4.根据权利要求1所述的参考平面的调整方法，其特征在于，还包括：根据深度相机所在平面的实际形貌特征，对所述参考平面进行补偿，获得补偿后的参考深度值D1’。


5.根据权利要求4所述的参考平面的调整方法，其特征在于，当实际地面具有凹陷或凸起时，将参考平面向深度相机的高度方向移动一补偿距离d，获得补偿后参考平面，所述补偿距离d大于或等于所述凹陷或凸起的高度。


6.根据权利要求5所述的参考平...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡洪伟，梅健，
申请(专利权)人：上海炬佑智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31