【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】能够在不同环境照明条件下操作的移动设备的视觉导航
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求于2018年7月13日提交的美国临时专利申请号为62/697,520的美国临时专利申请的优先权，该申请的全部内容通过引用并入本文。
[0003]本专利技术通常涉及移动设备(包括但不限于自动载具、移动递送机器人和用户定位设备，例如可穿戴设备、娱乐设备和移动辅助设备)的导航，更具体地，涉及这种设备在动态非结构化环境中的导航。
技术介绍
[0004]几十年来，各种各样的自动导向载具(AGV)用于在制造环境和仓库环境中自动运输物品。这些环境通常构造成与机器人一起使用(例如，通过提供机器可读的地标)，通常在新的或意想不到的障碍物方面几乎没有动态变化，并且通常具有一致的照明条件。随着时间的推移，这些AGV的版本已经改造成适用于其他环境，如医院、实验室和办公室环境，以搬运和递送物品。
[0005]在机器人技术中，地图构建和导航是许多现实应用中最重要的使能技术。地图构建和导航的发展是学术界和工业界积极研究的领域。两...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于移动设备的视觉定位系统，所述视觉定位系统包括：具有全局快门的第一相机，其配置成检测红外波长，并且配置成向视觉同时定位与地图构建(视觉SLAM)模块提供所述第一相机捕捉的图像，其中所述第一相机具有曝光间隔和非曝光间隔，其中所述第一相机配置成在所述第一相机的曝光间隔和非曝光间隔之间自动循环；和泛光红外照明源，其配置成产生基本上非结构化的发射，并且循环地照明所述第一相机的视场内的环境；和至少一个处理器，其配置成控制所述第一相机和所述泛光红外照明源的操作；其中协调所述第一相机和所述泛光红外照明源的操作，使得所述泛光红外照明源配置成在所述第一相机的曝光间隔的至少一部分期间激活，并且所述泛光红外照明源配置成在所述第一相机的非曝光间隔的至少一部分期间非激活；并且其中配置所述处理器，并且选择所述第一相机的灵敏度和所述泛光红外照明源的输出强度，以提供由所述第一相机获得的图像的一致曝光，从而能够使用单个视觉SLAM地图在各种环境照明条件下定位和导航所述移动设备。2.根据权利要求1所述的视觉定位系统，其中所述各种环境照明条件包括通过自然光源生成的任何日间和夜间照明条件。3.根据权利要求1所述的视觉定位系统，其中所述各种环境照明条件包括任何常规获得的室内住宅照明条件，包括自然和/或人工光源的发射。4.根据权利要求1所述的视觉定位系统，其中所述各种环境照明条件包括任何常规获得的室内商业照明条件，包括自然和/或人工光源的发射。5.根据权利要求1所述的视觉定位系统，其中所述各种环境照明条件包括第一照明条件，所述第一照明条件包括由一个或多个自然或人造光源照明，并且包括没有由任何自然光源和任何人造光源照明的第二条件。6.根据权利要求1所述的视觉定位系统，其中所述各种环境照明条件包括跨越至少10,000勒克斯的动态范围。7.根据权利要求1所述的视觉定位系统，其中所述各种环境照明条件包括从大约0勒克斯到大约10,000勒克斯的范围。8.根据权利要求1所述的视觉定位系统，其中所述各种环境照明条件包括从大约0勒克斯到大约50,000勒克斯的范围。9.根据权利要求1所述的视觉定位系统，其中所述环境包括住宅建筑、办公楼或商业建筑的内部区域。10.根据权利要求6所述的视觉定位系统，其中所述环境包括在由所述视觉SLAM模块测绘的区域的20米距离内的所述第一相机可见的至少一面墙或天花板。11.根据权利要求1所述的视觉定位系统，其中所述泛光红外照明源配置成在所述第一相机的多个曝光间隔中在所述第一相机的视场内10米的距离处提供至少5μW/cm2的峰值红外照明水平。12.根据权利要求1所述的视觉定位系统，还包括滤光器，所述滤光器配置成减少所述环境中的非红外波长到所述第一相机的通过。13.根据权利要求12所述的视觉定位系统，其中所述滤光器包括光学带通滤光器，所述
光学带通滤光器的中心波长在所述泛光红外照明源的峰值发射波长的大约10nm内。14.根据权利要求12所述的视觉定位系统，其中所述滤光器包括长通滤光器，所述长通滤光器的截止波长在所述泛光红外照明源的峰值发射波长的大约50nm内。15.根据权利要求1所述的视觉定位系统，其中所述至少一个处理器配置成(i)评估所述第一相机捕捉的图像的曝光，以及(ii)响应于所述图像的曝光的评估，改变所述第一相机的曝光间隔。16.根据权利要求1所述的视觉定位系统，其中所述至少一个处理器配置成(i)评估所述第一相机捕捉的图像的曝光，以及(ii)响应于所述图像的曝光的评估，改变所述泛光红外照明源提供的照明水平。17.根据权利要求1所述的视觉定位系统，其中所述泛光红外照明源配置成在所述第一相机的曝光间隔期间以预设强度水平提供红外照明。18.根据权利要求1所述的视觉定位系统，其还包括至少一个惯性测量单元，所述惯性测量单元配置成向所述视觉SLAM模块提供指示所述移动设备的方位和加速度变化的信号。19.根据权利要求1所述的视觉定位系统，其中所述泛光红外照明源配置成产生峰值波长在780nm至980nm范围内的发射。20.根据权利要求1所述的视觉定位系统，其中所述第一相机包括至少一个单目红外相机。21.根据权利要求1所述的视觉定位系统，其中所述第一相机包括至少一个立体红外相机。22.根据权利要求1所述的视觉定位系统，还包括：至少一个第二相机，配置成检测红外波长；和结构化红外照明源，配置成在结构化照明间隔期间以结构化红外照明图案循环地照明所述至少一个第二相机的视场内的环境；其中所述至少一个第二相机的视场的至少一部分与所述第一相机的视场重叠；其中协调所述至少一个第二相机和所述结构化照明源的操作，使得所述至少一个第二相机的曝光间隔与所述结构化照明间隔的至少一部分重叠；并且其中所述结构化照明源在所述第一相机的曝光间隔期间是非激活的。23.根据权利要求22所述的视觉定位系统，其中所述泛光红外照明源在所述第二相机的曝光间隔期间是非激活的。24.根据权利要求1所述的视觉定位系统，还包括与所述移动设备相关联的数据存储单元，所述数据存储单元配置成与所述视觉SLAM模块通信。25.根据权利要求1所述的视觉定位系统，还包括与所述移动设备相关联的至少一个传感器，其中所述视觉定位系统配置成用于在所述移动设备在环境内的手动或自主导航期间记录(i)所述第一相机捕捉的视频信息和/或图像，以及(ii)至少一个传感器提供的感觉信息。26.根据权利要求25所述的视觉定位系统，其中所述至少一个处理器配置成用于处理所述第一相机捕捉的所记录的视频信息和/或图像，并且用于处理所述至少一个传感器提供的感觉信息，以创建和/或更新所述环境的视觉SLAM地图。27.根据权利要求1所述的视觉定位系统，其中所述至少一个处理器还配置成执行所述
视觉SLAM模块。28.根据权利要求1所述的视觉定位系统，其中所述视觉SLAM模块配置成利用所述环境内的视觉特征的检测和测绘来创建和/或更新所述环境的视觉SLAM地图。29.一种移动设备，包括根据权利要求1至28中任一项所述的视觉定位系统。30.根据权利要求29所述的移动设备，包括自主或半自主移动载具。31.根据权利要求30所述的移动设备，其中所述移动载具包括多个主动驱动轮或旋转轨道，每个主动驱动轮或轨道包括编码器，所述编码器配置成感测所述主动驱动轮或轨道的旋转，并且所述移动设备配置成向所述视觉SLAM模块提供每个编码器感测的轮或轨道旋转信息。32.根据权利要求29所述的移动设备，包括配置成用于住宅使用的自主收取和/或递送机器人。33.根据权利要求29所述的移动设备，包括配置成用于商业或工业用途的自主收取和/或递送机器人。34.根据权利要求29所述的移动设备，包括配置成由人类或动物用户穿戴的可穿戴设备。35.根据权利要求29所述的移动设备，包括配置成由人类用户使用的移动辅助设备。36.一种用于移动设备的视觉定位系统，所述视觉导航系统包括：至少一个相机，其配置成检测红外波长，并且配置成向视觉SLAM模块提供图像；第一红外照明源，其配置成在第一照明间隔期间提供所述至少一个相机的视场内的环境的基本非结构化的泛光照明；第二红外照明源，其配置成在第二照明间隔期间提供所述至少一个相机的视场内的环境的结构化红外照明图案；和至少一个处理器，其配置成控制所述至少一个相机、所述第一红外照明源和所述第二红外照明源的操作；其中：所述至少一个相机包括第一曝光间隔和第二曝光间隔；所述第一曝光间隔至少部分地与所述第一照明间隔重叠，所述第二红外照明源在所述第一曝光间隔期间是非激活的；并且所述第二曝光间隔至少部分地与所述第二照明间隔重叠。37.根据权利要求36所述的视觉定位系统，其中所述泛光红外照明源在所述第二曝光间隔期间是非激活的。38.根据权利要求36所述的视觉定位系统，其中：所述至少一个相机包括第一相机和第二相机；所述第一红外照明源配置成在第一照明间隔期间提供所述第一相机的视场内的环境的基本非结构化的泛光照明；所述第二红外照明源配置成在第二照明间隔期间提供所述第二相机的视场内的环境的结构化红外照明图案；所述第一相机包括所述第一曝光间隔；所述第二相机包括所述第二曝光间隔；并且
所述第二相机的视场的至少一部分与所述第一相机的视场重叠。39.根据权利要求38所述的视觉定位系统，其中所述泛光红外照明源在所述第二曝光间隔期间是非激活的。40.根...
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