景点导游小车导航及定位方法技术

一种景点导游小车导航及定位方法，涉及小车导航及定位领域，该方法包括沿景区车道线设置含有定位功能、导航功能、数字信息编码功能的交通标识编码标志，视觉识别系统根据导航指令、结合交通标识编码标志信息控制景点导游小车沿导航路径行驶。该方法包括S1.设置交通标识编码标志和构建视觉识别系统；S2.接收导航指令；S3.景点导游小车沿导航路径行驶；S4.捕获交通标识牌图像；S5.接近交通标识牌并识别交通标识编码等步骤。本发明专利技术的交通标志牌标志具有导航和定位功能，即使图像在中度模糊的情况下也可以被快速识别，通过对图像处理，可使景点导游小车在高速行驶时也能够精准导航和定位，还具有交通标识编码标志容易被识别、成本低的特点，易于推广应用。易于推广应用。易于推广应用。

【技术实现步骤摘要】
景点导游小车导航及定位方法


[0001]本专利技术涉及小车导航及定位领域，具体涉及一种适应不同光照条件的景点导游小车导航及定位方法。

技术介绍

[0002]人们在旅游景点游玩时经常雇请导游进行游览活动，期间一般跟随导游进行景点游玩，景点解说，问题咨询，拍照留念等活动，相对人来说，如果用机器来代替导游，则在旅游服务中对客户是一种更多的选择，同时利用机器更能提高景区管理水平和降低管理费用。在很多领域AGV(自动导引车辆)已经开始服务人类，并且得到广泛的应用，其工作方式是要求AGV小车通过计算机发出搬运指令，控制AGV小车的行驶路线。目前AGV小车循线的引导方式主要有电磁感应引导、超声波引导、激光引导或红外引导、光学识别引导等。随着光学路标识别技术的成熟，如智能仓储机器人等采用视觉加惯性导航，在有二维码标志的区域通过机器人底部的高速摄像头识别二维码进行纠偏和定位，在没有二维码的区域通过惯性导航。这种方式用于自然环境中受多个因素影响，如：受惯性导航成本高，普通摄像头在拍摄高速运动物体时图像容易模糊，模糊的二维码图像识别难度非常大，被识别对象容易受光照和背景环境的影响容易误判。

技术实现思路

[0003]本专利技术要解决的技术问题是：提供一种景点导游小车导航及定位方法，以解决现有技术存在的惯性导航成本高、模糊的二维码图像识别难度大、被识别对象容易受光照和背景环境的影响容易误判的问题。
[0004]解决上述技术问题的技术方案是：一种景点导游小车导航及定位方法，该方法包括沿景区车道线设置含有定位功能、导航功能、数字信息编码功能的交通标识编码标志，景点导游小车的视觉识别系统根据导航指令、结合交通标识编码标志信息控制景点导游小车沿导航路径行驶。
[0005]本专利技术的进一步技术方案是：该方法包括以下步骤：S1.设置交通标识编码标志和构建视觉识别系统设置交通标识编码标志和构建视觉识别系统，所述的交通标识编码标志含有定位功能、导航功能、数字信息编码功能，该交通标识编码标志包括设有交通标识编码的交通标识牌，所述的视觉识别系统包括摄像机、板载控制器；S2.接收导航指令板载控制器接收到导航指令，根据导航指令确定导航目标，然后进行地图拓扑分析，将导航路径转变为沿途的导航路径交通标识编码并储存；S3.景点导游小车沿导航路径行驶板载控制器控制景点导游小车沿导航路径行驶，同时进行车道检测，完成确定行驶范围、计算车道曲率半径和确定小车行驶方向；
S4.捕获交通标识牌图像景点导游小车在行驶过程中，摄像机捕获沿途前方的交通标识牌图像并进行图像处理；S5.接近交通标识牌并识别交通标识编码板载控制器计算景点导游小车当前位置至捕获的交通标识牌的距离，控制景点导游小车不断接近该交通标识牌直到安全距离内；同时板载控制器识别获得的交通标识牌上的交通标识编码；S6.判断获得的交通标识编码是否与导航路径交通标识编码一致板载控制器判断获得的交通标识编码是否与导航路径交通标识编码一致；如果是，景点导游小车继续沿景区车道线进行巡航；如果否，则根据导航信息，利用比例
‑
微分控制器输出偏离角度和偏离距离，重新调整景点导游小车行驶路径；S7.当一个导航目标到达后，景点导游小车重复步骤S3，直到遍历完整个导航路径的交通标识编码标志信息。
[0006]本专利技术的再进一步技术方案是：所述的步骤S1包括以下具体内容：S11.沿景区车道线设置含有定位功能、导航功能、数字信息编码功能的交通标识编码标志，具体包括：S111.设计交通标识牌：交通标识牌采用红色边框，蓝色背景，交通标识牌的中间区域是交通标识编码的信息；S112.设计交通标识编码交通标识编码的上层数字为位置标号，采用顺序阿拉伯数字，下层数字为方向标识，所述的方向标识包括：01标识左转，10标识右转，11表示T字路口；S113.交通标识牌的安装交通标识牌安装在景点导游小车行走路径的悬臂杆上，且交通标识牌的安装高度接近景点导游小车的高度；S12.构建景点导游小车的视觉识别系统，该视觉识别系统包括摄像机、板载控制器，摄像机用于获取图像信息，并将获取的图像信息上传至板载控制器；板载控制器预先下载有由交通标识编码构成的景区地图，该板载控制器用于进行图像处理和计算分析，并根据导航指令控制景点导游小车沿导航路径行驶。
[0007]本专利技术的再进一步技术方案是：所述步骤S3中，包括以下具体步骤：S31.确定行驶范围：首先截取某一车道区域，仅对包含车道线信息的图像区域进行处理；使用透视变换，将感截取的区域图片转换成鸟瞰图，将车道线分割二值化图像素进行垂直方向累加投影,投影后像素积累越高的地方是车道线的出现的地方,针对不同颜色的车道线，其中光照和清晰度会影响车道线的判断，所以需要设置梯度阈值、颜色阈值控制参数从而得到车道线的二进制图；提取二进制图中属于车道线的像素；对二进制图片的像素进行直方图统计得到车道线的像素，统计左右两侧的峰值点，并用二阶多项式来拟合车道线像素；最后得到左右两侧的二次多项式，其表达式使用以下式1)、式2)，其A
left
、B
left
、C
left
以及A
right
、B
right
、C
right
分别是左右车道的拟合系数；f
left
(y)＝A
left
y2+B
left
y+C
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1)，
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2)；S32.计算车道曲率半径通过式3)计算曲线x＝f(y)任意点x处曲率半径作为车道曲率半径，函数f(y)在前进方向时刻t对应的y点上有二阶导数f＂(y
t
)，其曲率半径为式3)，S33.确定小车的行驶方向根据阿克曼转向几何，左前轮和右前轮的偏角为同一角度，且瞬时转向中心相交于一点，转向过程中车辆质心侧偏角保持不变，则车辆瞬时转向半径R与道路曲率半径相同；分别做前轮速度和后轮速度的垂线，相交于P点，P点即为瞬时转向中心；根据三角形角度互补关系，得到两个垂线的夹角等于前轮偏角δ
f
，M为车身轴距，R为曲率半径，进一步建立式4)所示三角函数关系得到两个垂线的夹角等于前轮偏角用于控制导航小车的前进角度，δ
f
＝arctan(M/R)
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4)。
[0008]本专利技术的再进一步技术方案是：在步骤S4中，摄像机捕获沿途前方的交通标识牌图像后，进行图像处理的方法包括：S41.采用直方图均衡化法把原始图的直方图变换为均匀分布的形式，增加像素灰度值的动态范围，达到增强图像整体对比度的效果；S42.将交通标识牌从实景图中检测出并将区域裁剪，其方法是把外框红色作为颜色特征，形状特征为均为圆形，将RGB颜色空间转换为HSV色彩空间模型进行色彩分割，得到检测区域；对得到检测区域进行模糊、二值化、闭本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种景点导游小车导航及定位方法，其特征在于：该方法包括沿景区车道线设置含有定位功能、导航功能、数字信息编码功能的交通标识编码标志，景点导游小车的视觉识别系统根据导航指令、结合交通标识编码标志信息控制景点导游小车沿导航路径行驶。2.根据权利要求1所述的景点导游小车导航及定位方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：S1.设置交通标识编码标志和构建视觉识别系统设置交通标识编码标志和构建视觉识别系统，所述的交通标识编码标志含有定位功能、导航功能、数字信息编码功能，该交通标识编码标志包括设有交通标识编码的交通标识牌，所述的视觉识别系统包括摄像机、板载控制器；S2.接收导航指令板载控制器接收到导航指令，根据导航指令确定导航目标，然后进行地图拓扑分析，将导航路径转变为沿途的导航路径交通标识编码并储存；S3.景点导游小车沿导航路径行驶板载控制器控制景点导游小车沿导航路径行驶，同时进行车道检测，完成确定行驶范围、计算车道曲率半径和确定小车行驶方向；S4.捕获交通标识牌图像景点导游小车在行驶过程中，摄像机捕获沿途前方的交通标识牌图像并进行图像处理；S5.接近交通标识牌并识别交通标识编码板载控制器计算景点导游小车当前位置至捕获的交通标识牌的距离，控制景点导游小车不断接近该交通标识牌直到安全距离内；同时板载控制器识别获得的交通标识牌上的交通标识编码；S6.判断获得的交通标识编码是否与导航路径交通标识编码一致板载控制器判断获得的交通标识编码是否与导航路径交通标识编码一致；如果是，景点导游小车继续沿景区车道线进行巡航；如果否，则根据导航信息，利用比例
‑
微分控制器输出偏离角度和偏离距离，重新调整景点导游小车行驶路径；S7.当一个导航目标到达后，景点导游小车重复步骤S3，直到遍历完整个导航路径的交通标识编码标志信息。3.根据权利要求2所述的景点导游小车导航及定位方法，其特征在于：所述的步骤S1包括以下具体内容：S11.沿景区车道线设置含有定位功能、导航功能、数字信息编码功能的交通标识编码标志，具体包括：S111.设计交通标识牌：交通标识牌采用红色边框，蓝色背景，交通标识牌的中间区域是交通标识编码的信息；S112.设计交通标识编码交通标识编码的上层数字为位置标号，采用顺序阿拉伯数字，下层数字为方向标识，所述的方向标识包括：01标识左转，10标识右转，11表示T字路口；S113.交通标识牌的安装交通标识牌安装在景点导游小车行走路径的悬臂杆上，且交通标识牌的安装高度接近
景点导游小车的高度；S12.构建景点导游小车的视觉识别系统，该视觉识别系统包括摄像机、板载控制器，摄像机用于获取图像信息，并将获取的图像信息上传至板载控制器；板载控制器预先下载有由交通标识编码构成的景区地图，该板载控制器用于进行图像处理和计算分析，并根据导航指令控制景点导游小车沿导航路径行驶。4.根据权利要求2所述的用于景点导游小车导航及定位方法，其特征在于：所述步骤S3中，包括以下具体步骤：S31.确定行驶范围：首先截取某一车道区域，仅对包含车道线信息的图像区域进行处理；使用透视变换，将感截取的区域图片转换成鸟瞰图，将车道线分割二值化图像素进行垂直方向累加投影，投影后像素积累越高的地方是车道线的出现的地方，针对不同颜色的车道线，其中光照和清晰度会影响车道线的判断，所以需要设置梯度阈值、颜色阈值控制参数从而得到车道线的二进制图；提取二进制图中属于车道线的像素；对二进制图片的像素进行直方图统计得到车道线的像素，统计左右两侧的峰值点，并用二阶多项式来拟合车道线像素；最后得到左右两侧的二次多项式，其表达式使用以下式1)、式2)，其A
left
、B
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、C
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以及A
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、B
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、C
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分别是左右车道的拟合系数；f
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(y)＝A
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2)；S32.计算车道曲率半径通过式3)计算曲线x＝f(y)任意点x处曲率半径作为车道曲率半径，函数f(y)在前进方向时刻t对应的y点上有二阶导数f
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(y
t
)，其曲率半径为式3)，S33.确定小车的行驶方向根据阿克曼转向几何，左前轮和右前轮的偏角为同一角度，且瞬时转向中心相交于一点，转向过程中车辆质心侧偏角保持不变，则车辆瞬时转向半径R与道路曲率半径相同；分别做前轮速度和后轮速度的垂线，相交于P点，P点即为瞬时转向中心；根据三角形角度互补关系，得到两个垂线的夹角等于前轮偏角δ
f
，M为车身轴距，R为曲率半径，进一步建立式4)所示三角函数关系得到两个垂线的夹角等于前轮偏角用于控制导航小车的前进角度，δ
f
＝arctan(M/R)
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4)。5.根据权利要求3所述的用于景点导游小车...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡迅华，李明懋，张辉，余丰，
申请(专利权)人：南宁学院，
类型：发明
国别省市：