CN110243376A - 一种室内定位方法以及室内定位系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种室内定位方法以及室内定位系统，涉及定位技术领域。该室内定位方法包括：首先获取工作区域的整体图像信息；接着根据整体图像信息建立三维坐标系；随后实时检测执行机构末端的视觉信标在三维坐标系内的坐标，以实现对执行机构末端的实时定位。与现有技术相比，本发明提供的室内定位方法由于采用了实时检测执行机构末端的视觉信标在三维坐标系内的坐标的步骤，所以能够实现精准定位，定位精度高，并且操作简单，无需进行繁琐的测量和标定工作，能够实现快速定位。

Description

一种室内定位方法以及室内定位系统

技术领域

本发明涉及定位技术领域，具体而言，涉及一种室内定位方法以及室内定位系统。

背景技术

目前，随着科学技术的发展，机器人的应用越来越广泛，特别是在取代重复简单人力劳动的场合中，得到了越来越多的认可。然而在室内机器人作业的应用场景中，首要的就是要实现机器人的室内定位。

现有的室内定位技术主要有蓝牙技术、红外线技术、超宽带技术、RFID技术、Zig-Bee技术、超声波技术以及Wi-Fi技术。但是现有的室内定位技术仅能达到毫米级，难以达到亚毫米级的精确定位，而目前主流的机器人重复定位精度在0.1mm，现有的室内定位技术无法满足机器人的应用要求。并且现有的室内定位技术需要布置基站，布置完成后还需要做测量和标定，工序步骤多，操作繁琐，无法满足快速部署的要求。

有鉴于此，设计出一种定位精准的室内定位方法以及室内定位系统特别是在机器人应用中显得尤为重要。

发明内容

本发明的目的在于提供一种室内定位方法，能够实现精准定位，定位精度高，并且操作简单，无需进行繁琐的测量和标定工作，能够实现快速定位。

本发明的另一目的在于提供一种室内定位系统，能够实现精准定位，定位精度高，并且操作简单，无需进行繁琐的测量和标定工作，能够实现快速定位，方便实用。

本发明是采用以下的技术方案来实现的。

一种室内定位方法，包括：获取工作区域的整体图像信息；根据整体图像信息建立三维坐标系；实时检测执行机构末端的视觉信标在三维坐标系内的坐标。

进一步地，获取工作区域的图像信息的步骤包括：利用至少一个3D相机对工作区域进行拍摄，得到至少一个轮廓图像；将至少一个轮廓图像进行整合处理，得到整体图像信息。

进一步地，实时检测执行机构末端的视觉信标在三维坐标系内的坐标的步骤之前，包括：将视觉信标与3D相机进行配对。

进一步地，实时检测执行机构末端的视觉信标在三维坐标系内的坐标的步骤包括：利用3D相机检测视觉信标的位置点；将视觉信标的位置点放入三维坐标系，得到视觉信标的坐标。

进一步地，根据整体图像信息建立三维坐标系的步骤包括：在整体图像信息中标记出工作面；以工作面为坐标面构建三维坐标系。

一种室内定位系统，包括控制器和视觉信标，视觉信标用于设置于执行机构的末端，控制器用于获取工作区域的整体图像信息；以及根据整体图像信息建立三维坐标系；以及实时检测执行机构末端的视觉信标在三维坐标系内的坐标。

进一步地，室内定位系统还包括至少一个3D相机，至少一个3D相机均与控制器连接，至少一个3D相机用于对工作区域进行拍摄，得到至少一个轮廓图像；控制器用于接收至少一个轮廓图像，并将至少一个轮廓图像进行整合处理，得到整体图像信息。

进一步地，3D相机用于与视觉信标进行配对。

进一步地，控制器用于利用3D相机检测视觉信标的位置点；以及将视觉信标的位置点放入三维坐标系，得到视觉信标的坐标。

进一步地，控制器用于在整体图像信息中标记出工作面；以及以工作面为坐标面构建三维坐标系。

本发明提供的室内定位方法以及室内定位系统具有以下有益效果：

本发明提供的室内定位方法，首先获取工作区域的整体图像信息；接着根据整体图像信息建立三维坐标系；随后实时检测执行机构末端的视觉信标在三维坐标系内的坐标，以实现对执行机构末端的实时定位。与现有技术相比，本发明提供的室内定位方法由于采用了实时检测执行机构末端的视觉信标在三维坐标系内的坐标的步骤，所以能够实现精准定位，定位精度高，并且操作简单，无需进行繁琐的测量和标定工作，能够实现快速定位。

本发明提供的室内定位系统，用于应用室内定位方法，能够实现精准定位，定位精度高，并且操作简单，无需进行繁琐的测量和标定工作，能够实现快速定位，方便实用。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，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相关的附图。

图1为本发明实施例提供的室内定位系统的结构组成框图；

图2为本发明实施例提供的室内定位系统与机器人连接的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的室内定位方法的步骤框图。

图标：100-室内定位系统；110-控制器；120-视觉信标；130-3D相机；200-机器人；210-执行机构。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“内”、“外”、“上”、“下”、“水平”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“相连”、“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面结合附图，对本发明的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例中的特征可以相互组合。

实施例

请结合参照图1和图2，本发明实施例提供了一种室内定位系统100，用于对室内小范围作业的机器人200进行定位。其能够实现精准定位，定位精度高，并且操作简单，无需进行繁琐的测量和标定工作，能够实现快速定位，方便实用。

需要说明的是，该室内定位系统100应用于机器人200在室内小范围区域作业的场景，其采用视觉技术对机器人200的执行机构210进行定位，定位精度高，能够实现亚毫米级的定位，满足当前主流机器人200的应用要求。

室内定位系统100包括控制器110、视觉信标120和3D相机130。视觉信标120与3D相机130配对，3D相机130用于安装于室内，当视觉信标120进入3D相机130的视野范围时，3D相机130能够实时检测视觉信标120的位置。视觉信标120用于设置于机器人200的执行机构210的末端，即视觉信标120的位置代表了执行机构210末端的位置，通过对视觉信标120的定位，能够实现对执行机构210位置的确定，从而便于控制机器人200作业。3D相机130与控制器110连接，3D相机130能够捕捉工作区域的图像，3D相机130用于向控制器110发送视觉信标120的位置和工作区域的图像，便于控制器110对执行机构210进行精准定位。

本实施例中，视觉信标120的数量为多个，多个视觉信标120均与3D相机130配对，3D相机130能够实时检测每一个视觉信标120的位置，多个视觉信标120分别设置于执行机构210末端的不同位置，多个视觉信标120共同校准，提高室内定位系统100的定位精度。但并不仅限于此，在其它实施例中，视觉信标120的数量也可以为一个。

本实施例中，3D相机130的数量为多个，多个3D相机130均与视觉信标120配对，且均与控制器110连接，每个3D相机130都能够检测视觉信标120的位置，多个3D相机130安装于室内的不同位置，以得到工作区域的整体轮廓，提高室内定位系统100的定位精度。但并不仅限于此，在其它实施例中，3D相机130的数量也可以为一个。

请参照图3，本发明实施例还提供了应用于上述室内定位系统100的室内定位方法，其包括以下步骤：

步骤S101：获取工作区域的整体图像信息。

具体地，步骤S101包括两个步骤，分别为：

步骤S1011：利用多个3D相机130对工作区域进行拍摄，得到多个轮廓图像。

需要说明的是，室内具有一小范围的工作区域，多个3D相机130分别安装于室内的不同位置，且均用于对工作区域进行拍摄。由于多个3D相机130的拍摄角度均不同，所以每个3D相机130拍摄得出的工作区域的轮廓图像也均不相同，多个轮廓图像组合起来，能够得到工作区域的完整轮廓。

步骤S1012：将多个轮廓图像进行整合处理，得到整体图像信息。

需要说明的是，3D相机130拍摄得出轮廓图像后，将该轮廓图像发送给控制器110，多个3D相机130分别将多个轮廓图像发送给控制器110。其中，每个轮廓图像都是从一个角度拍摄得到的，由于工作区域处于三维空间内，所以控制器110将多个轮廓图像进行整合处理，得到一个三维的整体图像信息。

步骤S102：根据整体图像信息建立三维坐标系。

具体地，步骤S102包括两个步骤，分别为：

步骤S1021：在整体图像信息中标记出工作面。

需要说明的是，在工作区域内，具有一执行机构210末端进行运作的工作面，执行机构210的末端需要在该工作面上进行位移以及工作。相应地，在三维的整体图像信息内，同样具有一工作面，控制器110对该工作面进行标记，便于后续定位。

步骤S1022：以工作面为坐标面构建三维坐标系。

本实施例中，控制器110以该工作面为坐标面构建三维坐标系，以便于观察和定位。具体地，在三维坐标系中，该工作面即为X轴和Y轴共同所在的平面。

步骤S103：将视觉信标120与3D相机130进行配对。

值得注意的是，视觉信标120设置于执行机构210的末端，人工将视觉信标120与3D相机130配对，使得3D相机130能够对视觉信标120的位置进行快速、精准的定位。

步骤S104：实时检测执行机构210末端的视觉信标120在三维坐标系内的坐标。

具体地，步骤S104包括两个步骤，分别为：

步骤S1041：利用3D相机130检测视觉信标120的位置点。

需要说明的是，在工作区域内，3D相机130能够精准地对视觉信标120进行定位，获取其所在位置，3D相机130能够将视觉信标120的位置模拟呈一位置点信号，并将其发送给控制器110。

步骤S1042：将视觉信标120的位置点放入三维坐标系，得到视觉信标120的坐标。

需要说明的是，控制器110用于接收视觉信标120的位置点信号，并将该位置点信号置入步骤S102中生成的三维坐标系，得到视觉信标120的实际坐标，从而实现精准定位，便于后续对机器人200的执行机构210进行控制，使其能够精准地完成预定工作。

本发明实施例提供的室内定位方法，首先获取工作区域的整体图像信息；接着根据整体图像信息建立三维坐标系；随后实时检测执行机构210末端的视觉信标120在三维坐标系内的坐标，以实现对执行机构210末端的实时定位。与现有技术相比，本发明提供的室内定位方法由于采用了实时检测执行机构210末端的视觉信标120在三维坐标系内的坐标的步骤，所以能够实现精准定位，定位精度高，并且操作简单，无需进行繁琐的测量和标定工作，能够实现快速定位，使得室内定位系统100定位精准，方便实用。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种室内定位方法，其特征在于，包括：

获取工作区域的整体图像信息；

根据所述整体图像信息建立三维坐标系；

实时检测执行机构末端的视觉信标在所述三维坐标系内的坐标。

2.根据权利要求1所述的室内定位方法，其特征在于，所述获取工作区域的图像信息的步骤包括：

利用至少一个3D相机对所述工作区域进行拍摄，得到至少一个轮廓图像；

将至少一个所述轮廓图像进行整合处理，得到所述整体图像信息。

3.根据权利要求2所述的室内定位方法，其特征在于，所述实时检测执行机构末端的视觉信标在所述三维坐标系内的坐标的步骤之前，包括：

将所述视觉信标与所述3D相机进行配对。

4.根据权利要求2所述的室内定位方法，其特征在于，所述实时检测执行机构末端的视觉信标在所述三维坐标系内的坐标的步骤包括：

利用所述3D相机检测所述视觉信标的位置点；

将视觉信标的位置点放入所述三维坐标系，得到所述视觉信标的坐标。

5.根据权利要求1所述的室内定位方法，其特征在于，所述根据所述整体图像信息建立三维坐标系的步骤包括：

在所述整体图像信息中标记出工作面；

以所述工作面为坐标面构建所述三维坐标系。

6.一种室内定位系统，其特征在于，包括控制器和视觉信标，所述视觉信标用于设置于执行机构的末端，所述控制器用于获取工作区域的整体图像信息；以及根据所述整体图像信息建立三维坐标系；以及实时检测所述执行机构末端的所述视觉信标在所述三维坐标系内的坐标。

7.根据权利要求6所述的室内定位系统，其特征在于，所述室内定位系统还包括至少一个3D相机，至少一个所述3D相机均与所述控制器连接，至少一个所述3D相机用于对所述工作区域进行拍摄，得到至少一个轮廓图像；所述控制器用于接收至少一个所述轮廓图像，并将至少一个所述轮廓图像进行整合处理，得到所述整体图像信息。

8.根据权利要求7所述的室内定位系统，其特征在于，所述3D相机用于与所述视觉信标进行配对。

9.根据权利要求7所述的室内定位系统，其特征在于，所述控制器用于利用所述3D相机检测所述视觉信标的位置点；以及将视觉信标的位置点放入所述三维坐标系，得到所述视觉信标的坐标。

10.根据权利要求6所述的室内定位系统，其特征在于，所述控制器用于在所述整体图像信息中标记出工作面；以及以所述工作面为坐标面构建所述三维坐标系。