TW201007200A - Automatic ultrasonic and computer-vision navigation device and method using the same - Google Patents

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201007200 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係有關一種導航技術，特別是關於一種利用超音波與電腦視覺 偵測之自動導航裝置及其導航方法。 【先前技術】 • 機器人市場已經發展超過二十年，且其研發方向，目前多以應用為導 ' 向，其中工業型機器人的應用不但相當完整、可靠，並且仍持續成長，但 Q 另一方面娱樂與服務型機器人也具有發展的可能性，例如作為導覽、保全 或兒童陪料。-般我們使用智慧型機器人（IntelHgent RQb〇t)來代表 娛樂、服務型機器人和其相關應用，之所以稱之為智慧型機器人，主要是 希望可以在機器人身上建立一個像人類一樣的頭腦，因此影像與視覺追 蹤、辨識與定位則是其中一項關鍵技術。 在先則技術中，台灣專利證書號為1242701號之專利不具區域的導航 能力，台灣專利證書號為1147185號及美國專利20060184274號之專利所 〇 採用的雷射雷達，對眼睛有傷害，且成本高於影像及超音波感測器數倍， 非一般家庭樂於負擔’美國專利20060136097號的硬體成本雖然低廉，但 • 需要在房間中額外裝置光線發射器’方能讓自動車接收光線方能定位，美 , 國專利20070199108號雖有導航功能，卻無法以跟隨使用者的方式，建立 導航地圖。而美國專利20040199292號著重於讓機器人跟隨使用者，美國 專利20040028260號著重於從影像中，辨認使用者辨認的動作作為電腦的 指令輸入’然而卻都沒有將此應用在機器人路徑的學習上。在先前技術中， 台灣專利證書號為200810558之專利以p T Z影像擷取裝置追縱移動物體· 5 201007200 .台灣專利證書波為200818032之專利做到了影像辨識；台灣專利證書號為 200709075之專利’做到了人臉偵測及辨識；台灣專利證書號為2664?4之專 利’設計了人臉辨識用之攝影機結構；台灣專利證書號為195162之專利， 能影像中將人臉特徵定位；台灣專利證書號為1267793之專利，作到可編 輯式的影像比對特徵啟動處理；然而上述所有的方法，在應用機器人之類的 移動式平台時，卻無法消除環境中的反光干擾及使色彩更鮮豔。台灣專利 證書號為191309之專利，係利用軟體技術做到了光線補償，然而其缺點有 © 二是職韻能躲人祕狀紐補n要絲髓的前提是， 在受光線干擾程度不能太嚴重，必須仍能以電腦視覺技巧從原始影像中， 找出人臉區域，才能依此找出光線之近似曲面並進行光線補償。 另外，台灣專利證書號為M33678之專利，利用無線網路通訊；台灣專 利證書號為1292109之專利，使用了無線或有線傳輸方式來做機器人安全 資料更新；台灣專利證書號為128麵之專利，利用無線模組來接收機器 人的控制命令；台灣專利證書號為1238622之專利，其機器人控制系統具有 乙太網路與無線網路的通訊能力；自灣專利公告號為⑽9之專利，則是 利用紅外線來傳輸機器人的定位與距離資訊;綜合上述專利，不是頻寬無法 * _大量資訊’如542739及1287498之專利。就是並未考慮到實際應用時， 通訊系統必須具備廣大空間漫遊及中繼功能，如腦3678、12_9、腦犯2 之專利。而台灣專利證書號為1283978、127732〇、1258955、2〇〇816?14、 200805967、200721740、200713920、200713950 之專利著重於信息的交換 气與最佳化’且上述皆固定式的無線分散系統(Wire〖ess distribution 6 201007200

System) ’不具自動導航之能力，無法依照命令移動，以提供使用者通訊的 服務。 因此，本發明係在針對上述之困擾，提出一種利用超音波與電腦視覺 偵測之自動導航裝置及其導航方法，其係以影像追縱、影像比對、人臉偵 測、位置估測、路徑規劃與超音波技術為基礎，做到視覺路標的自發學習、 狹窄路線的最佳化與視覺化的位置與修正，進而使不會使用電腦的普羅大 % 眾’不必接觸電腦’也能對此導航裝置作教導與互動。 ®【發明内容】 本發明之主要目的，在於提供一種利用超音波與電腦視覺偵測之自動 導航裝置及其導航方法，其係以影像追蹤、影像比對、人臉偵測、位置估 測、路徑規劃與超音波技術為基礎，做到視覺路標的自發學習、狹窄路線 的最佳化與視覺化的位置與修正’進而使不會使用電腦的普羅大眾，不必 接觸電腦’也能對此導航裝置作教導與互動。 本發明之另一目的’在於提供一種利用超音波與電腦視覺偵測之自動 ® 導航裝置及其導航方法’其係利用視覺及超音波偵測器來偵測周圍環境， 更能降低製造商在硬體方面的成本。 " 為達上述目的，本發明提供一種利用超音波與電腦視覺偵測之自動導 航裝置’包含一自動移動裝置，此自動移動裝置安裝有影像偵測裝置、距 離偵測裝置、位置偵測裝置，影像偵測裝置可利用電腦視覺偵測其周圍的 影像’以輸出一影像資料，影像偵測裝置並具備有一個自動的偏光濾鏡 (polarized lens) ’在利用視覺偵測周圍環境時，能適時消除反光的干擾 7 201007200 及使色衫更鮮豔，使影像偵測與辨識的結果更可靠；距離偵測裝置可利用 超音波偵測自動移動裝置之周圍障礙物與自動移動裝置之間的距離，以輸 出-距離資料’而位置偵測裝置可偵測自動移動裝置的位置，以輸出一位 置資料-控制裝置接收與記錄上述的影像資料、距離資料與位置資 料’並藉此關-航行路徑，與控制自動移動裝置的移動祕，另外還有 -遠端通减置，讓賴多種侧㈣自料織置可靖其移動時所掏 取與分析㈣崎知外界’不受㈣《大小與魏關，且成為其他自 動導航裝置或使用者通訊的中繼站。 本發明亦提供—種超音波與《視覺_之導航方法，首先讓— 使用者帶領-自動導航裝置，使自動導航裝置學f並規劃—航行路徑，接 著吏自動導航裝置獨立導航，且於此時可彻超錢與電腦視覺細周園 環境，並藉此比對航行路徑，以校正自動導航裝置之實際航行路線。 ❹ 兹為使貴審查委員對本發明之結構特徵及所達成之功效更有進—步 之瞭解與認識，謹佐以較佳之實施例圖及配合詳細之說明說明如後： L貫施方式】 請同時參閱第1圖與第2圖，本發明之自動導航裝置8包含一自 此自動移_置1()安裝有影像_裝置16、距賴測以 ^崎置㈣像崎置16可輯腦視覺酬其周圍峨 影《料，距離铜裝置12可超音波棚自動移 ^嫩自動移動_之_離，《輪出—矩離資料⑽ 201007200 制裝置18接收與記錄上述的影像資料、距離資料與位置資料並藉此規劃 一航行路徑’與控制自動移動裝置10的移動狀態。 影像偵測裝置16由電荷耦合元件（CCD)或互補式金氧半（CM〇s)等 半導體元件所構成，能感測並傳輸光學影像，可採用全方位環攝（ρτζ)、 廣角或環場攝影機等，影像偵測裝置16於學習模式中，可藉由使用者在影 1 像偵測裝置16前移動所造成的影像變化、使用者在影像中的膚色使用者 在影像中的形狀，與使用者之人體軀幹在影像中的位置、大小和比例，以 ® 標定使用者上衣於影像區塊上後，輸出影像資料。 一般而言，影像的追蹤與辨識的缺點就是效果容易受光線變化所影 響，以致於往往達不到預期的穩定性。這種情況特別在導航裝置應用上特 別明顯，因為導航裝置會移動，所以無法預期在該工作環境中隨時隨地 都能有一致化的照明條件。因此，設計一個偏光濾鏡，讓導航裝置利用視 覺細周圍環境時’能適時消除反細干擾及使色敎鮮魅，進而讓追縱 與辨識的效果更穩定。 影像偵測裝置16能藉由使用者手動或是接受控制裝置18之命令，以 自動調整其上的偏光濾鏡22之栅狀薄膜方向以濾除破壞晝面的偏振光，達 到消除反光及使色彩更鮮豔，使接下來以電腦視覺的人臉偵測、人臉辨識、 『人物追蹤、影像比對、影像的定位與導航的穩定性更高。 影像偵測裝置16與偏光濾鏡22互相之間的作動有兩種方式，一種為 控制裝置18可藉由影像資料判斷畫面是否有反光干擾，若是，則命令影像 偵測裝置16自動改變偏光濾鏡22上柵狀薄膜方向，以減少反光干擾，若 201007200 否’則不進行任何動作：另—種為控繼置18可藉由機畫面是否有反光 擾或判斷電腦視覺程式的結果是否不如職，若是，齡令影像偵測褒 6自動改變偏光濾鏡22上栅狀細方向，以減少反光干擾，若否，則 不進行任何動作。 控制裝置18簡由影像資射之制者上衣於影像區塊上的水平位 '置控制自動移動裝置10之航行方向，亦可藉由影像資料中之使用者上衣 : 於t像區塊上的大小魅直位置計算細者與自動移動裝置⑺的距離， ©使自動移動裝置1G與使用者保持-固定距離，並控制自動移動裝置1〇之 航行速度。 還有控制裝置18能藉由影像資料中之使用者上衣於影像區塊上的長 寬比例’峨使用者是否側向於自動移動裝置，當使用者齡於自動移 動裝置10時’控制裝i 18則藉由影像資料中之使用者臉型、五官與頭髮 、相對比例與位置，判斷使用者之人臉朝向方向之後，更可控制自動移 ❾練置1G移動至使用者的位置上，並使影像彳貞測裝置16轉往人臉朝向方 向’以取得其前方的影像，計算並輸出影像資料此影像資料包含影像本 身與心像巾物件’又稱為路標(landmark)，的位置與角度。 轉偵測裝置12之侧林斷發賴接收超音波 ，藉由計算發射與反 射後接文的時間差，以偵測自動移動裝置10之周圍障礙物與自動移動裝置 1〇之間的距離’以輸出距離資料，而控制裝置18可糊此距離資料在航行 路徑上標定障礙物的位置。 m偵測裝置14料—里程計，負責藉由偵測自動移動裝置10兩側 201007200 車輪的轉動圈數’計算目前自動移動裝置1G的方向與位移座標。 另卜控姆置在利用影像資料、雜資料與位置資料細一航行途 /後再根據障礙物的位置，並以使自動移動裝置Μ於航行途徑上航行時 不碰撞到障蝴絲則，驗航行触，賴成航行路徑。 ❹

本發月之自動導航裝置8在規劃絲徑之後，控制裝置Μ可使自動移 動裝置1G社導航，在此難巾，控繼置18可藉姐對航行路徑與自 動移動裝置10之實際航行路線，以校正該自動移動裝置W之實際航行路 線假叹田自動移動裝置10航行偏往某一側則控制裝置可藉由比對 距離資料與自動移動裝置1G之實際航行路線，以校正自動移動裝置10之 實際航行路線’使自動移動裝置1G位於兩側障礙物之中間航行。 另外在獨立航行時’控制裝置18可比對距離資料與使用者事先輸入於 控制裝置的路徑資料，關斷自動移練置1()是否需要濟，或是比對距 離資料與航行路徑，以判斷自動移動裝置1〇是否需要轉彎。 還有$自動移動裝置1〇獨立導航時，控制裝置18可將位置資料及 距離資料兩者’與事存於控制裝置_徑資料做比對後，用以估計目 前自動移動裝置1G的位移座標及其朝向方向。若自動移動裝置1Q在獨立 航行時’其厢恰巧存有路標時’驗制裝置18可將⑽儲存之該路標影 像與影像偵測裝置16所擷取之影像做比對，以判斷是否為相同的路標 (landmark)，若是，控制裝置18可先藉由擷取的路標影像，計算出路標現 相對於自動移動裝置1〇的位置與角度，再將其與事先儲存於控制裝置18 中的路標位置與角度做計算後，用以更精準的估計目前自動移動裝置1〇的 201007200 位移座標糊_，崎織鶴如0撕w方向的修 正’若否’崎物肋上剩财向，恤糊所有該薄膜 方向皆測_止，歧_置18使_戦置16輯_影像 為止。 控制褒置18可為-遠端控制裝置，或是整合於自動移動装置1〇上的 控制裝置18，此裝置可使自動導航裝置8決定是否執行學習模式，或藉由 .職資料判斷訪客是否為預約訪客，若是，則使自動移動裝置_立導航， ^ 若否，則不進行任何動作。 最後，這樣-個搭载有多_測器並能夠在空間中自主移動並導航的 導航震置’若不能將其移動時所擷取與分析的資訊通知外界，將失去其具 有主動侧、追蹤、定位鱗航，前舰代替人類姐之意義，所以智慧 型導航裝置具備有通訊系統是必然的結果。然而，這樣的通訊系統幾項問 題必須要解決，第―，是頻寬要夠大即時的視訊_。第二， 能财受有線或無線傳輸距離關，在廣大的室内空間巾漫遊。第三，每 個導航裝置的通訊系統必須能夠成為其他導航裝置或使用者通訊的中繼 站’如此不但能成為通訊的網格(Mesh)以便佈屬大量的導航装置，或是提 供使用者通訊的服務。為此，我們希望_在導航裝置身上建立一個移動 式的無線分散系統(Wireless Distributi〇n System)來達成上述三個目標。 如第3圖所示，本發明更包含一遠端通訊裝置2〇，其係安裝於自動移 動震置1G上’以有線或無線方式接收影像資料、距離資料位置資料與航 行路徑後，並以鱗方式直接或透過基地台26、28、3()隨時_將上述資 201007200 料及其之間的差異傳送給遠方中控室或其 線方式_8()2 ^ 其運作，其中無

Distribution Syste,)^, 〇 冑之無線分散系統㈣_ 之移=Γ°在室_叫更可為-符合·e_ := 並可與其他基地台26、28、3°聯合成-無線網格’ 將賴取與分析的資訊通知外界，不受室内如大小與頻寬限 其他自料絲置時，败可成祕他自糾織置或使用者 通_中繼站，或亦可為一移動式網路中繼器，移動到網路信號微弱之區 域，提供中繼。 此外也可啸收制麵τ的目的地後，彻自料絲置8移動至 該地點’提供當地使用電腦24與網際協議⑽分享器32進行無線網路 存取，動態的擴大無線網路範圍。 ❹ 在人的跟隨鱗嶋細這兩階射，目_咖者能不操 作電腦的情況下’就能讓自動導航裝置8學習並能建立航行的路線圖。以 下請同時參閱第1圏、第2圖、第4圓，首先如步驟S2,利用控制裝置18 啟動自動導織置8綱模式，並_者錄自動補置8之前方。 接著如步驟S4，當者移動時，自動導航裝置8可跟隨賴者。再來如 步驟部’利用影像偵測裝置16判斷使用者是否仍在自動導航裝置8前方， 若是，則進行步驟S1G ’若否，_行步驟S8，也就是找尋使用者所位於 的位置。步驟8_分別利用影像偵測裝置16、距離偵測裝置12、位置領 測裝置Η偵測並記錄自動導航裝置8的位置，及其周圍的環境影像偵測 13 201007200 裝置16貞責利用電腦視覺摘測與紀錄周圍的影像，距賴測裝置i2負責 利用超音波_與紀錄周購礙物與自動導餘置8的距離，位置細裝 置14偵測並記錄自料航裝置8的位移座標與朝向方向。_如步驟犯， 利用影像侧裝置16之電腦視覺偵測使用者之臉型、五官與頭髮的相對比 例與位置’以麟賴者之人臉朝向方向後，再觸者是否停下來觀 5 看一圖像’也稱為路標’若是，則進行步驟S14，若否，則回至步驟S4。 ，. t後的步驟S14’自動導航裝置8係移動至使用者所在之位置後利用影像 © 細裝置16之制視覺侧並記錄上述之_，之後再控繼置18 判斷是否結束學習模式，若是，則如步驟S16，利用控制裝置18將記錄的 資料規劃成航行路徑’若否，則回至步驟S4。 於步驟S14中，當結束學習模式時，控制裝置18可先將記錄的資料規 劃成一航行途徑後，再可根據自動導航裝置8之周圍障礙物的位置，並以 使自動導航裝置8於航行雜上航行時不碰撞到障礙物為原則，縮短航行 途徑，規劃成航行路徑。如第5(a)圖所示，空心圓圈代表的是自動導航裝 〇 置於學習模式情航行的位置’直細是代表自動導祕置所規劃的理想 航行路徑’不過這條理想的航行路徑會撞到周邊障礙物，因此如第5(b)圖 所不，自動導航裝置會根據其周圍障礙物的位置，並以使自動導航裝置於 航行時不碰撞到障礙物為原則，截彎取直，規劃成航行路徑，如圖中黑色 直線所示°若是行徑通道為狹窄通道，自動導航裝置依然會以不撞到周邊 障礙物為原則，規劃航行路徑，如第5(c)圖之黑色直線所示。 另外’具有特殊功能的導航點，在縮短航行途徑是不被省略的。第一 201007200 類是轉f點，献在學賴式時，自動導航裝置記_在此處作過大角度 的轉弯u是定健，該點為設有路標的位置，就是在學習模式時， 自動導航裝置在此處有記錄影像。 當規劃完航行路徑之後，自動導絲置可_影像偵職置藉由電腦 視覺偵測騎訪客是否為涵客戶，若是，則_控織置使自動導航裝 置獨立導航，若否，則不進行任何動作。 ’ t自動導航裝置駐導航，且電腦視覺之影像麟技術判斷周圍 環境與航行路徑有差異時’可利用網路發出消息，以通知遠方中控室或其 監控者’另外當自動導航裝置利用電腦視覺偵測周圍環境時，能使用偏光 據鏡渡除破壞畫面的偏振光，達到消除晝面反光及使色彩更鮮盤，還有， 自動導航裝置之遠端通訊褒置更可用IEEE 8G211規範之無線分散系統模 式運作，以提供移動式無線網路連接與通訊。 請參閱第6圖’虛線為自動導航裝置於學習模式中學習的路徑實線 ❹气頭為自動導航裝置於獨立航行時之實際航行路徑。如圖所示轉寶點38 與定位點36皆沒有在規劃航行路徑時被省略，且自動導航裝置於獨立航行 時，可利用距離债測裝置藉由超音波偵測自動導航裝置在實際航行路線 中’與兩側障礙物的距離，以校正自動導航裝置之實際航行路線，使自動 導航裝置位於_障礙物之巾間航行，或是判斷自動導航裝置是否需要轉 贊，另外亦可_位置偵測裝置偵測自動導航裝置在實際航行路線中自己 的位移座標與朝向方向’或是利祕像細裝置藉由電腦視覺倾自動導 航裝置周圍的環境影像’藉此比對規割的航行路徑，以校正自動導航裝置 15 201007200 之實際航行路線》 田沒有視覺或無法利用視覺時，自動導航裝置能以距_測裝置與位 置偵測裝置的作路線的定位與校正。當要賴航行路辦，使用者操作自 動導航裝置於學習模式，並沿路線走一次，讓自動導航裝置記憶並建立航 行也圖路線如第7囷中之虛線，而實線箭頭為自動導航裝置於獨立航行 • 時之實際航行触，此過轉桃線上所制騎辦為獅，牆壁也就 ** 疋圖中的直線’在_的咖時間，棚距離侧裝置藉由超音波取得並 ❹麟w時自動導綠置與賴和前謂壁的距離，而位置彳貞卿則用以記 錄使用者下命令轉彎時，該點的轉角。當獨立航行時，自動導航裝置首先 根據學龍式所記錄的雜· ’ _立航行·超音麟侧出來的距 離資料進行對比板正，以沿著牆壁作航行，同時，更可和使用者事先輸入 的資料作比較’決定是否到達轉彎點，當要轉料可根據位置制器紀錄 的資料，決定轉角。 第8圖為上述自料織置沿著牆雜航行之校正方法雜圖，首先 ^如步驟S18’自動導航裝置可利用距離偵測裝置藉由超音波連續擷取距離資 料。接著如步驟S20,利用控制裝置從接收資料中判斷自動導航裝置是否正 ’逐漸接近左側牆壁’若是’則進行步驟S22 ’若否，則進行步称划。於步 驟S22巾’係利用控制裝置從接收資料中鑛自動導航裝置是否位於通道 中線左側，若是’則如步驟S26，即右轉，若否，則回至步驟⑽。於步驟 S24中，係利用控制裝置從接收資料中判斷自動導航裝置是否正逐漸接近右 側_，若是’則進行步驟S28，若否，則進行步驟S25。於步驟哪中， 201007200 係利用控制裝置從接收資料_自動軸置是否位於通道中線右側 若是，則如步腳’即左轉，若否，則回至步謂哪鶴中係 利用控制裝置從接收資料中判斷自動導航裝置是否過於接近左側牆壁，若 是’則如步驟S26，即右轉，若否，則進行步驟奶。於步驟奶中係利 用控制裝置從減㈣中觸自料絲置是㈣於接近右_壁，若 是，則如步驟側，即左轉，奸，則回至步驟1其中在進行步驟汹 與S30之後，都會繼續進行⑽，以取得距離資料。綜上所述，本發明不但 ❹ 能以影像追蹤、影像比對、人臉侧、位置侧、路徑賴與超音波技術 為基礎’做到視覺路標的自發學習、狹窄路線的最佳化與視覺化的位置與 修正，進而使不會使用電腦的普羅大眾，不必接觸電腦，也能對此導航裝 置作教導與互動’又可利用視覺及超音波偵測器來偵測周圍環境，更能降 低製造商在硬體方面的成本，是一相當實用的發明。 以上所述者，僅為本發明一較佳實施例而已’並非用來限定本發明實 施之範圍，故舉凡依本發明申請專利範圍所述之形狀、構造、特徵及精神 所為之均等變化與修飾，均應包括於本發明之申請專利範圍内。 【圖式簡單說明】 第1圖為本發明之自動導航裝置電路示意圖。 ' 第2圖為本發明之自動導航裝置結構示意圖。 第3圖為本發明應用遠端通訊裝置運作示意圖。 第4圖為本發明之導航方法流程圖。 第5(a)圓至第5(c)圖為本發明之航行路徑示意圖。 17 201007200 路桎示意圖。 於學習與獨立導航時 第6圖為本發明之自動導航裝置於學習與獨立導航_ 第7圖為本發明之自動導航裝置在無法利用視覺時， 之路徑示意圖。 第8圖為本發明之自動導航裝置在麵湘視覺時，沿㈣壁之導航方法 流程圖。 【主要元件符號說明】 8 自動導航裝置 10 自動移動裝置 12 距離偵測裝置 14 位置偵測裝置 16 影像偵測裝置 18 控制裝置 20 遠端通訊裝置 22 偏光渡鏡 24 電腦 26 基地台 28 基地台 30 基地台 32 網際協議（IP)分享器 34 起點 36 定位點 38 轉彎點 40 起點 42 定位點 44 轉彎點 46 終點 ❹

Claims (1)

1. 201007200 十、申請專利範圍： 1. -種·超音波與電腦視覺_之導航方法，包含下列步驟： (A) 讓-使用者帶領-自動導絲置，使該自動導航裝置學習並規劃一 航行路徑；以及 (B) 使該自動導航裝置獨立導航’且於此時可_超音额電腦視覺偵 : _圍環境，並藉此_該航行路徑，雜正該自料航裝置之實 際航行路線。 〇 2.如申請專利範圍第1項所述之利用超音波與電腦視覺俱測之導航方法， 其中該步驟（A)包含下列步驟： (A1)啟動該自動導航裝置之學f模式，並使該使用者位於該自動導航 裝置之前方； (A2)當該使用者移動時，該自動導航裝置可跟隨該使用者； (A3)偵測並記錄該自動導航裝置的位置，及其周圍的環境； (A4)利用電腦視覺偵測該使用者之人臉朝向方向後，判斷該使用者是 © 否停下來觀看—圖像’若是，則進行下-步驟，^•否，則回至該 步驟（A2);以及 r (A5)偵測並記錄該圖像後，判斷是否結束該學習模式，若是，則將記 錄的資料規劃成該航行路徑，若否，則回至該步驟（A2)。 3·如申請專概㈣2獅述之棚超音波與電腦視覺細之導航方法， 其中在該步驟（Α2)之後可判斷該使用者是否仍在該自動導航裝置前 方，若是，則進行下一步驟，若否，則找尋該使用者所位於的位置。 4.如申請專利範圍第2項所述之糊超音波與電腦視覺細之導航方法， 201007200 ,、中在及步驟（A5)中，該自料絲置絲動至該使用者所在之位置 後，偵測並記錄該圖像。 5·如申μ專利範圍第2項所述之利用超音波與電腦視覺綱之導航方法， 其中於該步驟（Α5)巾，在將記錄的資料_成_航行賴後可根據 該自動導航袭置之周圍障礙物的位置，並以使該自動導航裝置於該航行 途徑上航行時树制赠礙物絲則，驗魏行賴，規劃成該航 行路徑。 ® 6·如U利細第2項所述之细超音波與電腦視覺細之導航方法， 其中在該步驟（Α4)中’係利用該電腦視覺偵測該使用者之臉型、五官 與頭髮的相對比例與位置，以判_使用者之人臉朝向方向。 7.如申睛專利範圍第2項所述之利用超音波與電腦視覺偵測之導航方法， 其中在該步驟（A3)中’可利用超音波與電腦視覺偵測該自動移動裝置 之周圍環境。 藝8.如巾請專利細第丨顿述之棚超音波與·視覺侧之導航方法， 其中在該步驟⑻巾，刊職超音賴職自動導航裝置在實際航 行路線中’與兩側障礙物的距離，以校正該自動導航裝置之實際航行路 線，使該自動導航裝置位於兩側該障礙物之中間航行❶ 9.如申請專利細第1項所述之侧超音波與電腦視覺細之導航方法， 其中在該步称⑻+，更可偵測該自動導航裝置在實際航行路線中自 己的位置，並藉此比對該航行路徑，以校正該自動導航裝置之實際航行 路線。 20 201007200 ίο.如申請專利範圍第2項或第9項所述之利用超音波與電腦視覺偵測之 導航方法，其中該自動導航裝置的位置包含該自動導航裝置的位移座 標及其朝向方向。 11. 如申請專利範圍第丨項所述之利用超音波與電腦視覺偵測之導航方 法，其中在該步驟（A)之後，可先利用電腦視覺偵測判斷訪客是否為 預約客戶，若是，則進行該步驟（B)，若否，則不進行任何動作。 12. 如申請專利範圍第丨項所述之利用超音波與電腦視覺偵測之導航方 法，其中在該步驟（B)中，當該自動導航裝置利用該電腦視覺之影像 比對技術判斷該周圍環境與該航行路徑有差異時，可利用網路發出消 息’以通知遠方中控室或其監控者。 13. 如申請專利範園第丨項所述之利用超音波與電腦視覺偵測之導航方 法，其中該自動導航裝置利用該電腦視覺偵測該周圍環境時，能濾除 破壞畫面的偏振光。 11如申請專利範圍第1項所述之利用超音波與電腦視覺偵測之導航方 法’其中在該步驟（B)中’該自動導航裝置更可用ieEE 802.11規範 之無線分散系統(Wireless Distribution System)模式運作，以提供 移動式無線網路連接與通訊。 15. —種利用超音波與電腦視覺偵測之自動導航裝置，包含： 一自動移動裝置； 一影像偵測裝置，其係安裝於該自動移動裝置上，並利用電腦視覺偵 測其周圍的影像，以輸出一影像資料； 21 201007200 :測裝置，其係安裝於該自動移動裝置上，並利用超音波偵測 以輸 ；:移贼置之障礙物與該自動移祕置之間的距離， 出一距離資料； 裝置上，並偵測該自動移動 位置_裝置，制安裝於該自動移動 裝置的位置’以輸出-位置資料；以及 ❹ 16. 17. ❹ 18. 19. 一控制裝置’其係接收與記錄該影像資科、該距離資料與該位置資料， 並藉此規自航仃触’與控繼自動移練置_動狀態。 申月專利範圍第15項所述之利用超音波與電腦視覺侧之自動導航 其中场像债測裝置係藉由使用者在該影像侧裝置前移動所 造成的影像變化、概用者在影像巾㈣色，_制者之人體軀幹 在影像中驗置、大小和_，1礙該使时上姆顺塊上後， 輸出該影像資料。 如申請專職邮16顧述之_超音賴賴視覺_之自動導航 裝置’其中該控制裝置係藉由該影像資料中之該使用者上衣於該影像 區塊上的水平位置’控繼自挪動裝置德行方向。 如申請專概圍第16項所述之湘超音波與賴視覺侧之自動導銳 裝置’其中該控纖置储由該影像資料巾之該使用者上衣於該影像 區塊上的大小與垂直位置，計算該使用者與該自動移動裝置的距離， 使該自動移動裝置與該使用者保持一固定距離，並控制該自動移動褒 置之航行速度。 如申請專職Μ 16酬述之糊超音麟電腦視覺侧之自動導航 22 201007200 裝置，其中該控制裝置係藉由該影像資料中之該使用者上衣於該影像 區塊上的長寬比例，判斷該使用者是否側向於該自動移動裝置。 20.如申請專利範圍第19項所述之利用超音波與電腦視覺偵測之自動導航 裝置，其中當該使用者側向於該自動移純置時，該控制裝置係藉由 該影像資料中之該使用者臉型、五官與頭髮的相對比例與位置，判斷 該使用者之人臉朝向方向。 .. 21.如申凊專利範圍第20項所述之利用超音波與電腦視覺侧之自動導航 © I置’其中該控制裝置在判斷該人臉朝向方向之後，可控制該自動移 動裝置移動至該使用者的位置上’並使該影像偵測裝置轉往該人臉朝 向方向，以取得其前方的影像，並輸出該影像資料。 22. 如申請專利範圍第15項所述之利用超音波與電腦視覺偵測之自動導航 褒置’其巾該距雜測裝置係不斷發射並接收該超音波，藉由計算發 射與反射後接受的時間差’以細該自動移動裝置之該周圍障礙物與 ”亥自動移動裝置之間的距離，以輸出該距離資料。 塵 23. 如巾請專職圍第15項所述之超音波與電腦視覺細之自動導航 裝置’其中職織題卿舰雜料在該締路徑上標定該障礙 * 物的位置。 24. 如申轉概15彻述之綱超音麟電腦視覺侧之自動導航 裝置’其中該自動移動裝置的位置包含該自動移動裝置的位移座標及 其朝向方向。 25. 如申清專利範圍第15項所述之利用超音波與電腦視覺摘測之自動導航 23 201007200 裝置’其中該控制裝置可使該自動移動裝置獨立導航。 26. 如申請專利範圍第25項所述之利用超音波與電腦視覺偵測之自動導航 裝置，其中該控制裝置可藉由比對該航行路徑與該自動移動裝置之實 際航行路線，以校正該自動移動裝置之實際航行路線。 27. 如申請專利範圍第15項所述之利用超音波與電腦視覺偵測之自動導航 ； 裝置’其中該控制裝置係利用該影像資料、該距離資料與該位置資料 • 規劃一航行途徑後，再根據該障礙物的位置’並以使該自動移動裝置 Φ 於該航行途徑上航行時不碰撞到該障礙物為原則，縮短該航行途徑， 規劃成該航行路徑。 28. 如申請專利範圍第25項所述之利用超音波與電腦視覺偵測之自動導航 裝置，其中該控制裝置可藉由比對該距離資料與該自動移動裝置之實 際航行路線，以校正該自動移動裝置之實際航行路線，使該自動移動 裝置位於兩側該障礙物之中間航行。 29. 如申請專利範圍第15項所述之利用超音波與電腦視覺偵測之自動導航 ® 裝置，其中該自動移動裝置獨立導航時，該控制裝置可比對該距離資 料與使用者事先輸入於該控制裝置的路徑資料，以判斷該自動移動裝 y 置是否需要轉彎。 « 別.如申請專利範圍第15項所述之利用超音波與電腦視覺偵測之自動導航 裝置，其中該自動移動裝置獨立導航時，該控制裝置可比對該距離資 料與該航行路徑’以判斷該自動移動裝置是否需要轉彎。 31.如申請專利範圍第15項所述之利用超音波與電腦視覺偵測之自動導航 24 201007200 裝置’其中該控制裝置可藉由該影像資料判斷訪客是否為預約訪客， 若是，則使該自動移動裝置獨立導航，若否，則不進行任何動作。 32. 如申請專利範圍第15項所述之利用超音波與電腦視覺俄剛之自動導航 裝置’其中該位置偵測裝置為一里程計。 33. 如申請專利範圍第15項所述之利用超音波與電腦視覺偵測之自動導航 • 裝置，其中該控制裝置為一遠端控制裝置。 - 34.如申請專利範圍第15項所述之利用超音波與電腦視覺偵測之自動導航 ❹ 裝置，更包含—偏光渡鏡（Polarized lens)，其係設於該影像债測裝 置上’可手動或自動改變該偏光濾鏡上柵狀薄膜方向以據除破壞畫面 的偏振光。 35. 如申請專利範圍第34項所述之利用超音波與電腦視覺偵測之自動導銳 裝置，其中該影像偵測裝置可藉由該影像資料判斷晝面是否有反光干 擾或是接收雜讎置外來之命令，若是，職影像細裝置可自動 改變該偏光濾鏡上柵狀薄膜方向以濾除偏振光，若否’則不進行任何 〇 動作。 36. 如申請專利範圍第34項所述之利用超音波與電腦視覺偵測之自動導航 r 裝置，其中該控制裝置可藉由該影像資料判斷晝面是否有反光干擾戋 • 判斷電腦視覺程式的結果是否不如預期，若是，則命令該影像馈測裝 置自動改變該偏光濾鏡上柵狀薄膜方向，以減少反光干擾，若否，則 不進行任何動作。 37. 如申請專利範圍第15項所述之利用超音波與電腦視覺偵測之自動導航 25 201007200 裝置’其中當該自動移動裝置獨立導航時，該控制裝置可將該位置資 料及該距师料兩者，與事先儲存於馳舰置的路㈣料做比對 後’用以估計目前該自動移動裝置的位移座標及其朝向方向。 38. ❹ 如申β專纖圍第34項所述之_超音波與電腦視覺酬之自動導航 裝置，其中當該自動移動裝置在獨立航行時，其周巧存有路標時， 則該控制裝置可將⑽儲存之該路標影像與__戰置所娜之 影像做比對，關斷是轉__路標（landmark)，若是該控制 裝置可先藉由擷取的該路標影像，計算出該路標現相對於該自動移動 裝置的位置與角度，再將其與事先儲存於該控制裝置中的該路標位置 與角度做計算後，用以更精準的估計目前該自動移動裝置的位移座標 及其朝向方向，崎行該自動移練置之航雜置與方向的修正若 否’則改魏偏光魏上柵狀薄财向，4新比對朗所有該薄膜方 向皆測試過為止，或是該㈣裝置使該影像偵·置比對出該路標影

   i 39.如申請專利範圍第15項所述之利用超音波與電腦視覺備測之自動導航 裝置，更包含一遠端通訊裝置其係安裝於該自動移動裝置上，以有線 或無線方式接收該影像資料、該距離資料、該位置資料與該航行路徑 後’並以無線方式直接或透過基地台傳送給遠方中控室。 4〇.如申請專利範圍第39項所述之利用超音波與電腦視覺偵測之自動導航 裝置，其中該遠端通訊裝置在室内空間使用時，更可為—符合ieee 802.11規範之移動式無線基地台，並可與其他基地台聯合成一無線網 26 201007200 格。 41.如申清專利範圍第39項所述之利用超音波與電腦視覺偵測之自動導航 裝置，其t該遠端通訊裝置更可為一移動式網路存取點，可供他人進 行無線上網。 42.如申請專利範圍第39項所述之利用超音波㈣腦視覺細之 裝=，其中該遠端通訊裝置更可為—移動式網路中 信號微弱之區域，提供中繼。 抄助到網路 ❹ 27