CN108038882A - 一种室内外通用的激光点识别方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明具体涉及一种室内外通用的激光点识别方法及装置；解决的技术问题为：提供一种能够识别准确度高、识别速度快的室内外通用的激光点识别方法及装置；采用的技术方案为：一种室内外通用的激光点识别方法，包括：S101、接收激光发射器发出的光斑；S102、将光斑通过视觉相机进行集合显示，形成视觉图像；S103、处理视觉图像；S104、将处理后的视觉图像进行传输；本发明具有较好的可靠性、维修性、保障性、测试性、安全性和适用性，装备化程度高、适用范围广、成本低廉；适用于机器人的技术领域。
Description
技术领域
本发明属于激光点识别的技术领域，具体涉及一种室内外通用的激光点识别方法及装置。
背景技术
随着机器人技术的快速发展，机器视觉是机器人感知领域的一个重要研究方向，其针对特定情况下的机器视觉处理解决方案也越来越多，同时，机器视觉技术在工业生产、民用安防等领域已经得到了较多的应用，并取得了较好的成果；但是这些场合的视觉应用主要偏向室内，室外的应用一般都是近距离的视频监控等场合，很难将现有的视觉图像采集与处理应用到室外强光照射场合下的视觉图像处理。因此，针对室外应用基本机器人装备，现有的视觉图像解决方案很难满足现有的应用，特别是在全天候应用情况下，对视觉图像采集的稳定性和处理的速率都存在一定的应用限制。
发明内容
本发明克服现有技术存在的不足，所要解决的技术问题为：提供一种能够识别准确度高、识别速度快的室内外通用的激光点识别方法及装置。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种室内外通用的激光点识别方法，包括：S101、接收激光发射器发出的光斑；S102、将光斑通过视觉相机进行集合显示，形成视觉图像；S103、处理视觉图像；S104、将处理后的视觉图像进行传输。
优选地，所述壳体内设置有：目标生成单元：用于接收激光发射器发出的光斑；视觉采集单元：用于将光斑通过视觉相机进行集合显示，形成视觉图像；图像处理单元：用于处理视觉图像；传输单元：用于将处理后的视觉图像进行传输。
优选地，所述图像处理单元包括X86架构平台、ROS操作系统平台和运行视觉图像处理平台。
优选地，所述传输单元包括图像输出标准接口和图像输入标准接口。
优选地，所述视觉相机包括可调焦镜头。
优选地，所述光斑大小为≥2cm。
优选地，所述视觉图像采集光照适用范围为0-50000lux。
优选地，所述视觉图像采集帧率为≥25fps。
优选地，所述视觉图像采集目标距离为≥15m。
本发明与现有技术相比具有以下有益效果：
本发明提供的一种室内外通用的激光点识别方法及装置，通过接收激光发射器发出的光斑，将光斑通过视觉相机进行集合显示，形成视觉图像，并将处理后的视觉图像进行传输；本发明可以有效应用于动态目标跟踪、动态目标指引等场合，并能够与目标设备进行快速组合、装配，出现故障时能够快速更换的优势，同时具有较好的可靠性、维修性、保障性、测试性、安全性和适用性，装备化程度高、适用范围广、成本低廉，并且操作简单、安装方便、指示器简洁、适用范围广。
附图说明
下面结合附图对本发明做进一步详细的说明；
图1为本发明实施例一提供的一种室内外通用的激光点识别方法的流程示意图；
图2为本发明实施例一提供的一种室内外通用的激光点识别装置的结构示意图；
图3为本发明实施例一提供的一种室内外通用的激光点识别装置的内部结构示意图；
图4为本发明提供的一种室内外通用的激光点识别装置的功能运行流程图；
图5为本发明提供的一种室内外通用的激光点识别装置的系统架构图；
图6为本发明提供的一种室内外通用的激光点识别装置中图像处理单元的处理流程图；
图中：101为目标生成单元，102为视觉采集单元，103为图像处理单元，104为传输单元，1为壳体，2为视觉相机，3为图像输出标准接口，4为图像输入标准接口，5为偏差数据输出标准接口，6为数据传输线，7为可调焦镜头。
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的一部分实施例，而不是全部的实施例；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。
图1为本发明实施例一提供的一种室内外通用的激光点识别方法的流程示意图，如图1所示，一种室内外通用的激光点识别方法，包括：
S101、接收激光发射器发出的光斑；
S102、将光斑通过视觉相机进行集合显示，形成视觉图像；
S103、处理视觉图像；
S104、将处理后的视觉图像进行传输。
图2为本发明实施例一提供的一种室内外通用的激光点识别装置的结构示意图，图3为本发明实施例一提供的一种室内外通用的激光点识别装置的内部结构示意图，如图2、图3所示，一种室内外通用的激光点识别装置，包括壳体1，所述壳体1内设置有：
目标生成单元101：用于接收激光发射器发出的光斑，所述激光发射器是指能够在目标物体上形成一个光斑的小型设备，该光斑可以是静态，也可以是动态的，所述光斑大小为≥2cm。；
视觉采集单元102：用于将光斑通过视觉相机2进行集合显示，形成视觉图像，所述视觉图像采集光照适用范围为0-50000lux；所述视觉图像采集帧率为≥25fps；所述视觉图像采集目标距离为≥15m，所述视觉相机2是指能够支持RGB格式图像采集的相机，配有远距离可调焦镜头，可以调整图像采集的清晰度，所述视觉相机2包括可调焦镜头7，能够在白天或者黑夜进行视觉图像采集，通过调节光圈能够实现图像采集的亮暗程度，实现对不同光照程度图像的采集；
图像处理单元103：用于处理视觉图像，所述图像处理单元103模块，主要是指能够对视觉图像进行处理软硬件平台，包括所需要的视觉处理算法、X86架构的硬件处理平台等；
传输单元104：用于将处理后的视觉图像进行传输，所述传输单元104包括能够进行标准数据传输的数据接口，能够根据模块化的实际需要，将视觉采集单元102、图像处理单元103以及计算结果输出等通过数据接口进行输出，从而实现外部设备能够方便的获取模块化输出的计算结果，所述传输单元104包括图像输出标准接口3、图像输入标准接口4和偏差数据输出标准接口5，图像输出标准接口3和图像输入标准接口4之间通过标准数据传输线6进行传输，传输遵循自定义协议，接线方式采用标准接插头进行。
具体地，本发明通过激光发射器将激光光斑打到目标物体上，视觉采集单元102完成对目标图像的采集，通过标准的图像传输方式，将视觉采集单元102采集到的视觉图像传输至图像处理单元103，通过视觉处理算法，分析视觉图像中的目标激光点信息，对视觉图像进行处理，生成目标在视觉图像中的偏离信息，并将实际的偏离数据以标准的方式存入缓冲区中，等待调用模块访问调用，并指引移动平台或智能机器人移动方向；外接设备可以通过标准的串口，利用标准的传输协议，请求模块，获取目标光斑再图像中的位置。
图4为本发明提供的一种室内外通用的激光点识别装置的功能运行流程图，如图4所示，开始运行后，视觉采集单元102形成视觉图像，并判断目标是否出现，若是，将采集到的视觉图像发送到图像处理单元103，否则，返回视觉采集单元102继续采集，图像处理单元103处理视觉图像，若处理完成，则通过数据接口将处理后的视觉图像进行传输，否则，返回图像处理单元103继续处理。
图5为本发明提供的一种室内外通用的激光点识别装置的系统架构图，图6为本发明提供的一种室内外通用的激光点识别装置中图像处理单元103的处理流程图，如图5、图6所示，所述图像处理单元103包括X86架构平台、ROS操作系统平台和运行视觉图像处理平台，对采集到的图像分析、处理，生成偏差数据，以及标准接口的方式进行输出，图像处理单元103中CPU主频≥1.6GHz，内存≥4G，各个模块之间的通信遵循RS-232、RS-485、Ethernet标准。
具体地，从硬件平台、软件框架、应用程序模块三个方面进行详细说明：本发明提供的一种室内外通用的激光点识别方法及装置，包括：
硬件平台：采用Basler工业相机、激光笔和标准的X86架构平台，X86架构平台包括64位linux系统工控板，将Basler工业相机和标准的X86架构平台封装为布局合理的小型模块，对外输出标准的偏差信息；
软件平台：安装、配置ROS开发环境、在Linux上安装合适的Basler工业相机驱动程序、安装OpenCV视觉处理框架、配置Basler相机基于ROS的驱动信息；
应用程序模块：在工控机启动的时候，ROS通过Laser服务去启动下面的三个模块。①图像处理单元103：被Laser服务启动后，PylonCameraNode首先获取相机配置参数，利用获取的参数去打开工业相机并进行初始化，其次，调用PylonCamera的grabImage方法去不断的捕获镜头图像并发布到/pylon_camera_nod/image_raw主题；②激光点偏移量获取模块：该单元用来订阅/image_raw主题，一旦获取图像信息后就进入回掉函数利用机器视觉算法获取图像的激光点的在图像中的位置，再进一步算出激光点到中心点的偏移并发布/position_info主题到ROS系统。③偏移量串口输出模块：该单元启动后就初始化并启动串口监听功能，同时去订阅/position_info主题，一旦获取到串口的请求命令就将订阅到的偏移通过串口驱动写到串口中去，作为标准输出。
本发明提供的一种室内外通用的激光点识别方法及装置，通过接收激光发射器发出的光斑，将光斑通过视觉相机进行集合显示，形成视觉图像，并将处理后的视觉图像进行传输；本发明可以有效应用于动态目标跟踪、动态目标指引等场合，并能够与目标设备进行快速组合、装配，出现故障时能够快速更换的优势，同时具有较好的可靠性、维修性、保障性、测试性、安全性和适用性，装备化程度高、适用范围广、成本低廉，并且操作简单、安装方便、指示器简洁、适用范围广；本发明鉴于实际视觉系统的具体应用范围限制，拓展现有图像采集的应用范围，根据新应用场景下设定的具体需求，发明不仅仅能够在室内取得较好的效果，其在室外的视觉识别中，同样能够抵抗阳光的干扰，实现了基于激光引导技术的室内外通用化。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (9)
1.一种室内外通用的激光点识别方法，其特征在于：包括：
S101、接收激光发射器发出的光斑；
S102、将光斑通过视觉相机进行集合显示，形成视觉图像；
S103、处理视觉图像；
S104、将处理后的视觉图像进行传输。
2.一种室内外通用的激光点识别装置，包括壳体，其特征在于：所述壳体内设置有：
目标生成单元：用于接收激光发射器发出的光斑；
视觉采集单元：用于将光斑通过视觉相机进行集合显示，形成视觉图像；
图像处理单元：用于处理视觉图像；
传输单元：用于将处理后的视觉图像进行传输。
3.根据权利要求2所述的一种室内外通用的激光点识别装置，其特征在于：所述图像处理单元包括X86架构平台、ROS操作系统平台和运行视觉图像处理平台。
4.根据权利要求2所述的一种室内外通用的激光点识别装置，其特征在于：所述传输单元包括图像输出标准接口和图像输入标准接口。
5.根据权利要求2所述的一种室内外通用的激光点识别装置，其特征在于：所述视觉相机包括可调焦镜头。
6.根据权利要求2所述的一种室内外通用的激光点识别装置，其特征在于：所述光斑大小为≥2cm。
7.根据权利要求2所述的一种室内外通用的激光点识别装置，其特征在于：所述视觉图像采集光照适用范围为0-50000lux。
8.根据权利要求2所述的一种室内外通用的激光点识别装置，其特征在于：所述视觉图像采集帧率为≥25fps。
9.根据权利要求2所述的一种室内外通用的激光点识别装置，其特征在于：所述视觉图像采集目标距离为≥15m。
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