一种基于图像识别的门框定位方法及机器人技术

本发明专利技术公开一种基于图像识别的门框定位方法及机器人，该门框定位方法包括：机器人在室内工作区域内按照预设规划路径行走，并在行走过程中采集环境图像，再从采集到的环境图像内连接出参考门梁线，再确定参考门梁线所在的待测门框相对于机器人的位置的方向信息，并记录下来；在机器人按照预设规划路径行走完所述室内工作区域后，机器人选择一个待评分位置作为匹配中心进行模板匹配，当检测到所述参考门梁线所在的待测门框相对于机器人所行走过的位置的方向信息的匹配结果以及对应的参考门梁线的角度信息的匹配结果都满足预设角度匹配条件时，机器人确定该待评分位置是门框的门梁的中心点，以实现对门框定位。以实现对门框定位。以实现对门框定位。

【技术实现步骤摘要】
一种基于图像识别的门框定位方法及机器人


[0001]本专利技术涉及机器视觉的
，尤其涉及一种基于图像识别的门框定位方法及机器人。

技术介绍

[0002]对于扫地机器人，分区清扫是非常重要的功能，虽然家居环境是高度结构化的环境，但只依赖环境轮廓划分清洁区域，往往难以满足以实际房间为单位划分区域的需求。
[0003]门在家居环境的位置是相对不变的，门是连接一个房间与另一个房间的通道，门的宽度和形状具有统一的标准。现有技术会通过识别门的位置来确定家居环境中连接两个房间区域的关键边界，但是会在机器人保持在静态条件下采集多个维度的门线特征并进行组合（如果样本选择不够丰富将不能适应各种各样的门识别），也通过双目视觉的手段采集并建立多对匹配量进行识别处理，容易受到门扇的开闭状态的影响。因而，对于传感器的设计成本和计算复杂度高，不满足机器人在家居环境中跨房间导航工作的实时性。

技术实现思路

[0004]为了解决上述技术问题，本专利技术仅通过图像识别出来的直线段的角度朝向和位置关系来实现门的识别定位，包括门柱线、门梁线以及门框的识别及定位，具体的技术方案如下：一种基于图像识别的门框定位方法，该门框定位方法的执行主体是机器人，该机器人装配有镜头朝上设置的摄像头，该摄像头采集的环境图像的中心点表示机器人的正上方的位置；该门框定位方法包括：步骤S1、机器人在室内工作区域内按照预设规划路径行走，并在行走过程中采集环境图像；步骤S2、机器人从采集到的环境图像内连接出参考门梁线，再确定参考门梁线所在的待测门框相对于机器人的位置的方向信息，并将该参考门梁线的角度信息以及该参考门梁线所在的待测门框相对于机器人的位置的方向信息记录下来；步骤S3、在机器人按照预设规划路径行走完所述室内工作区域后，机器人选择一个待评分位置作为匹配中心进行模板匹配，当检测到所述参考门梁线所在的待测门框相对于机器人所行走过的位置的方向信息的匹配结果以及对应的参考门梁线的角度信息的匹配结果都满足预设角度匹配条件时，机器人确定该待评分位置是门框的门梁的中心点，以实现对门框定位。
[0005]进一步地，在所述步骤S2中，在机器人行走的过程中，机器人从当前采集到的环境图像内提取出两条参考门柱线，再基于两条参考门柱线连接出参考门梁线，然后根据该参考门梁线的中心点与当前采集到的环境图像的中心点的位置关系，确定该参考门梁线所在的待测门框相对于机器人的当前位置的方向信息，再将该待测门框相对于机器人的当前位置的方向信息、以及该参考门梁线的角度信息记录到机器人的当前位置对应的一个栅格内，其中，该栅格是机器人在按照预设规划路径行走的过程中构建的栅格地图内的单元格。
[0006]进一步地，所述步骤S3还包括：机器人按照预设规划路径行走完所述室内工作区
域后，在其构建的栅格地图的对应栅格内记录有所述参考门梁线所在的待测门框相对于该栅格对应的机器人的位置的方向信息、以及该参考门梁线的角度信息；同一条参考门梁线所在的待测门框相对于机器人所行走过的位置的方向信息包括：机器人在同一条参考门梁线的不同侧的位置处探测到的所述方向信息，以使机器人从多种不同视角探测到同一条参考门梁线所在的待测门框。
[0007]进一步地，在所述步骤S3中，机器人使用门方位模板遍历栅格地图内的每个栅格，获得该栅格的邻域的角度匹配对，其中，门方位模板的中心是所述匹配中心；在遍历的过程中，门方位模板的中心被配置为覆盖栅格地图内的每个栅格；其中，被门方位模板的中心覆盖的栅格的邻域的角度匹配对包括所述参考门梁线所在的待测门框相对于机器人所行走过的位置的方向信息的匹配结果、以及同一条参考门梁线的角度信息的匹配结果；被门方位模板的中心覆盖的栅格对应的位置是所述待评分位置；然后通过计数所述角度匹配结果对的方式为栅格地图内的每个栅格赋予门定位评估分数；若检测到一个栅格被赋予的门定位评估分数大于预设分数阈值，则确定该栅格是门框所占用的栅格区域的中心。
[0008]进一步地，所述步骤S3具体包括：步骤S31、控制预先设置的门方位模板开始遍历栅格地图内的栅格；步骤S32、每当门方位模板的中心覆盖到栅格地图的一个栅格，则确定该门方位模板在栅格地图内的覆盖区域，并将该覆盖区域内除了所述中心覆盖到的栅格之外的区域标记为待匹配区域；步骤S33、在待匹配区域内，每当判断到一个栅格内所记录的参考门梁线的角度信息处于参考门梁角度范围内，且判断到同一条参考门梁线所在的待测门框相对于该栅格对应的位置形成的方位角度处于相对应的参考偏向角度范围内，则对所述中心覆盖到的栅格的门定位评估分数加一计数，且确定机器人通过计数各个角度匹配结果对的方式为栅格地图内的每个栅格赋予门定位评估分数，直至遍历完待匹配区域内的每个栅格；其中，所述参考门梁线所在的待测门框相对于该栅格对应的位置的方向信息包括同一条参考门梁线所在的待测门框相对于该栅格对应的位置形成的方位角度；步骤S34、判断步骤S33所述的中心覆盖到的栅格的门定位评估分数是否大于所述预设分数阈值，是则确定步骤S33所述的中心覆盖到的栅格对应的位置是门框的门梁的中心点，也确定所述参考门梁线所在的待测门框相对于机器人所行走过的位置的方向信息的匹配结果以及对应的参考门梁线的角度信息的匹配结果都满足预设角度匹配条件；否则控制所述门方位模板在栅格地图内平移，使门方位模板的中心遍历下一个栅格，然后执行步骤S32，直至所述门方位模板的中心遍历完栅格地图的每个栅格。
[0009]进一步地，所述步骤S3还包括：当机器人确定门框覆盖到步骤S33所述的中心覆盖到的栅格对应的位置之后，按照所述同一条参考门梁线的两个端点之间形成的相反的两个延伸方向，从步骤S33所述的中心覆盖到的栅格对应的位置开始分别延伸预设延伸长度，获得所述参考直线段，并确定该参考直线段处存在所述门框，其中，步骤S33所述的中心覆盖到的栅格对应的位置是门框的门梁的中心点；步骤S33所述的中心覆盖到的栅格是该栅格处存在的参考门梁线的中心点所占用的栅格；该门框在室内工作区域内的可通行的两侧分别存在至少一个房间区域，所述参考直线段成为不同房间区域之间的一条边界线。
[0010]进一步地，所述待匹配区域内的每个栅格对应配置一个参考偏向角度范围，所述门方位模板的中心覆盖到的栅格的邻域的角度匹配结果对包括待匹配区域内的每个栅格
内所记录的同一条参考门梁线的角度是否处于所述参考门梁角度范围内、以及同一条参考门梁线所在的待测门框相对于待匹配区域内的每个栅格形成的方位角度是否处于所述相对应的参考偏向角度范围内；其中，一条参考门梁线在室内工作区域内对应一个角度信息，并将该角度信息记录到机器人对应行走的位置对应的栅格内；一条参考门梁线对应使用一种门方位模板进行匹配，一种门方位模板对应一个参考门梁角度范围。
[0011]进一步地，同一条参考门梁线所在的待测门框相对于机器人所行走过的位置的方向信息当中，至少存在：位于机器人前方的同一条参考门梁线相对于机器人的位置的方向信息、位于机器人后方的同一条参考门梁线相对于机器人的位置的方向信息、、位于机器人的正上方的同本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于图像识别的门框定位方法，其特征在于，该门框定位方法的执行主体是机器人，该机器人装配有镜头朝上设置的摄像头，该摄像头采集的环境图像的中心点表示机器人的正上方的位置；该门框定位方法包括：步骤S1、机器人在室内工作区域内按照预设规划路径行走，并在行走过程中采集环境图像；步骤S2、机器人从采集到的环境图像内连接出参考门梁线，再确定参考门梁线所在的待测门框相对于机器人的位置的方向信息，并将该参考门梁线的角度信息以及该参考门梁线所在的待测门框相对于机器人的位置的方向信息记录下来；步骤S3、在机器人按照预设规划路径行走完所述室内工作区域后，机器人选择一个待评分位置作为匹配中心进行模板匹配，当检测到所述参考门梁线所在的待测门框相对于机器人所行走过的位置的方向信息的匹配结果以及对应的参考门梁线的角度信息的匹配结果都满足预设角度匹配条件时，机器人确定该待评分位置是门框的门梁的中心点，以实现对门框定位。2.根据权利要求1所述门框定位方法，其特征在于，在所述步骤S2中，在机器人行走的过程中，机器人从当前采集到的环境图像内提取出两条参考门柱线，再基于两条参考门柱线连接出参考门梁线，然后根据该参考门梁线的中心点与当前采集到的环境图像的中心点的位置关系，确定该参考门梁线所在的待测门框相对于机器人的当前位置的方向信息，再将该待测门框相对于机器人的当前位置的方向信息、以及该参考门梁线的角度信息记录到机器人的当前位置对应的一个栅格内，其中，该栅格是机器人在按照预设规划路径行走的过程中构建的栅格地图内的单元格。3.根据权利要求2所述门框定位方法，其特征在于，所述步骤S3还包括：机器人按照预设规划路径行走完所述室内工作区域后，在其构建的栅格地图的对应栅格内记录有所述参考门梁线所在的待测门框相对于该栅格对应的机器人的位置的方向信息、以及该参考门梁线的角度信息；同一条参考门梁线所在的待测门框相对于机器人所行走过的位置的方向信息包括：机器人在同一条参考门梁线的不同侧的位置处探测到的所述方向信息，以使机器人从多种不同视角探测到同一条参考门梁线所在的待测门框。4.根据权利要求3所述门框定位方法，其特征在于，在所述步骤S3中，机器人使用门方位模板遍历栅格地图内的每个栅格，获得该栅格的邻域的角度匹配对，其中，门方位模板的中心是所述匹配中心；在遍历的过程中，门方位模板的中心被配置为覆盖栅格地图内的每个栅格；其中，被门方位模板的中心覆盖的栅格的邻域的角度匹配对包括所述参考门梁线所在的待测门框相对于机器人所行走过的位置的方向信息的匹配结果、以及同一条参考门梁线的角度信息的匹配结果；被门方位模板的中心覆盖的栅格对应的位置是所述待评分位置；然后通过计数所述角度匹配结果对的方式为栅格地图内的每个栅格赋予门定位评估分数；若检测到一个栅格被赋予的门定位评估分数大于预设分数阈值，则确定该栅格是门框所占用的栅格区域的中心。
5.根据权利要求4所述门框定位方法，其特征在于，所述步骤S3具体包括：步骤S31、控制预先设置的门方位模板开始遍历栅格地图内的栅格；步骤S32、每当门方位模板的中心覆盖到栅格地图的一个栅格，则确定该门方位模板在栅格地图内的覆盖区域，并将该覆盖区域内除了所述中心覆盖到的栅格之外的区域标记为待匹配区域；步骤S33、在待匹配区域内，每当判断到一个栅格内所记录的参考门梁线的角度信息处于参考门梁角度范围内，且判断到同一条参考门梁线所在的待测门框相对于该栅格对应的位置形成的方位角度处于相对应的参考偏向角度范围内，则对所述中心覆盖到的栅格的门定位评估分数加一计数，且确定机器人通过计数各个角度匹配结果对的方式为栅格地图内的每个栅格赋予门定位评估分数，直至遍历完待匹配区域内的每个栅格；其中，所述参考门梁线所在的待测门框相对于该栅格对应的位置的方向信息包括同一条参考门梁线所在的待测门框相对于该栅格对应的位置形成的方位角度；步骤S34、判断步骤S33所述的中心覆盖到的栅格的门定位评估分数是否大于所述预设分数阈值，是则确定步骤S33所述的中心覆盖到的栅格对应的位置是门框的门梁的中心点，也确定所述参考门梁线所在的待测门框相对于机器人所行走过的位置的方向信息的匹配结果以及对应的参考门梁线的角度信息的匹配结果都...

【专利技术属性】
技术研发人员：乐钦杰，李永勇，
申请(专利权)人：珠海一微半导体股份有限公司，
类型：发明
国别省市：