一种应用于智能机器人的身高测量方法及装置与流程

本发明涉及机器人技术领域，具体地说，涉及一种应用于智能机器人的身高测量方法及装置。

背景技术：

随着科学技术的不断发展，信息技术、计算机技术以及人工智能技术的引入，机器人的研究已经逐步走出工业领域，逐渐扩展到了医疗、保健、家庭、娱乐以及服务行业等领域。而人们对于机器人的要求也从简单重复的机械动作提升为具有拟人问答、自主性及与其他机器人进行交互的智能机器人，人机交互也就成为决定智能机器人发展的重要因素。

在人机交互过程中，用户对智能机器人的交互需求日益增多，需要智能机器人不断提高自身的交互能力，实现与用户的多方面交互，满足用户的多种多样的用户需求。

技术实现要素：

为解决上述问题，本发明提供了一种应用于智能机器人的身高测量方法，其包括：

用户图像获取步骤，根据身高测量指令，获取被测用户的用户图像；

图像解析步骤，对所述用户图像进行解析，得到用户信息；

用户身高确定步骤，根据所述用户信息计算所述被测用户的身高数据，并根据所述身高数据生成并输出相应的多模态交互信息。

根据本发明的一个实施例，所述用户信息包括用户坐标数据和用户距离数据，在所述图像解析步骤中，

对所述用户图像进行解析，得到所述被测用户的头顶坐标数据和脚底坐标数据；

获取被测用户距离摄像头的距离，得到用户距离数据。

根据本发明的一个实施例，在所述图像解析步骤中，基于多幅图像分别计算被测用户的头顶坐标的平均值和脚底坐标的平均值，得到所述被测用户的头顶坐标数据和脚底坐标数据。

根据本发明的一个实施例，在所述用户身高确定步骤中，根据所述被测用户的头顶坐标数据、脚底坐标数据和用户距离数据，基于小孔成像模型计算所述被测用户的身高数据。

根据本发明的一个实施例，基于小孔成像模型计算所述被测用户的身高的步骤包括：

根据所述被测用户的头顶坐标数据和脚底坐标数据，计算所述被测用户在小孔成像模型底片上的高度，得到第一高度；

根据所述第一高度、已知的摄像头焦距以及所述用户距离数据，计算所述被测用户的身高数据。

根据本发明的一个实施例，在计算所述第一高度时，还利用头像头扭曲参数对所述被测用户的头顶坐标数据和脚底坐标数据进行校准。

根据本发明的一个实施例，在所述用户图像获取步骤中，所述方法还输出位置指示信息，以使得所述被测用户根据所述位置指示信息调整位置。

本发明还提供了一种应用于智能机器人的身高测量装置，其包括：

用户图像获取模块，其用于根据身高测量指令，获取被测用户的用户图像；

图像解析模块，其用于对所述用户图像进行解析，得到用户信息；

用户身高确定模块，其用于根据所述用户信息计算所述被测用户的身高数据，并根据所述身高数据生成并输出相应的多模态交互信息。

根据本发明的一个实施例，所述用户信息包括用户坐标数据和用户距离数据，所述图像解析模块配置为，

对所述用户图像进行解析，得到所述被测用户的头顶坐标数据和脚底坐标数据；

获取被测用户距离摄像头的距离，得到用户距离数据。

根据本发明的一个实施例，所述用户图像获取模块配置为在获取用户图像前，还输出位置指示信息，以使得所述被测用户根据所述位置指示信息调整位置。

本发明所提供的应用于智能机器人的身高测量方法使得配置有图像获取装置的智能机器人能够及时、准确、有效地获取到被测用户的身高数据，基于该身高数据，智能机器人能够更加有效地与用户进行交互，从而提高了智能机器人的交互体验和用户粘度。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要的附图做简单的介绍：

图1是根据本发明一个实施例的应用于智能机器人的身高测量方法的实现流程图；

图2是根据本发明一个实施例的获取用户信息的具体流程图；

图3是根据本发明一个实施例的计算用户身高数据的具体流程图；

图4是根据本发明另一个实施例的应用于智能机器人的身高测量方法的实现流程图；

图5是根据本发明一个实施例的应用于智能机器人的身高测量装置的结构示意图。

具体实施方式

以下将结合附图及实施例来详细说明本发明的实施方式，借此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。需要说明的是，只要不构成冲突，本发明中的各个实施例以及各实施例中的各个特征可以相互结合，所形成的技术方案均在本发明的保护范围之内。

同时，在以下说明中，出于解释的目的而阐述了许多具体细节，以提供对本发明实施例的彻底理解。然而，对本领域的技术人员来说显而易见的是，本发明可以不用这里的具体细节或者所描述的特定方式来实施。

另外，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。

在人机交互过程中，往往需要用到用户的身高数据。现有的用户身高确定方法均是由用户手动输入自身的升高数据，这种手动输入的方式显然降低了人机交互的效率。同时，由于用户所记忆的身高数据往往是一段时间前的数据，这也就导致了这些升高数据有时无法准确反应用户的当前身高，从而为后续的人机交互过程带来隐患。

针对上述问题，本发明提供了一种新的应用于智能机器人的身高测量方法，该方法能够能够使得具有图像获取装置(例如摄像头)的智能机器人能够自动、准确地确定出被测用户的身高数据。

为了更加清楚地阐述本发明所提供的身高测量方法的实现原理、实现过程以及优点，以下分别结合不同的实施例来对本发明所提供的身高测量方法进行进一步地说明。

实施例一：

图1示出了本实施例所提供的身高测量方法的实现流程图。

如图1所示，本实施例所提供的身高测量方法首先在步骤S101中获取用户输入的身高测量指令，并在步骤S102中根据步骤S101中所获取到的身高测量指令来获取被测用户的用户图像。

本实施例中，该方法可以是持续处于身高测量指令获取状态，也可以是在解析到用户所输入的交互信息中包含相应的身高测量指令后启动对被测用户的身高测量过程。同时，需要指明的是，在本发明的不同实施例中，输入身高测量指令的用户既可以是被测用户，也可以不是被测用户(即身高测量指令有被测用户以外的其他用户发出)，本发明不限于此。

在步骤S101中，该方法优选地采用语音获取方式来获取用户所输入的身高测量语音(例如“请测量X的身高”)。当然，在本发明的其他实施例中，该方法在步骤S101中还可以通过其他合理方式(例如用户键盘输入或图像触发等多模态方式)来获取身高测量指令，本发明同样不限于此。

在得到身高测量指令后，该方法将在步骤S102中对该身高测量指令进行响应，从而通过相应的图像获取装置(例如摄像头)来获取被测用户的用户图像。在获取到被测用户的用户图像后，该方法会在步骤S103中对步骤S102中所获取到的用户图像进行解析，从而得到用户信息。

本实施例中，该方法在步骤S103中所确定出的用户信息优选地包括用户坐标数据和用户距离数据。其中，用户坐标数据包括图像中被测用户的两个端点的坐标数据(即用户的头顶坐标数据和脚底坐标数据)，而用户距离数据则是被测用户距离摄像头的距离。

需要特别指出的是，本实施例中的应用于智能机器人的身高测量方法，可作为安装有机器人操作系统的机器人的应用APP，以供用户通过指令触发开启；以及，亦可作为智能机器人的功能呢，以供家庭场景下的儿童身高测量使用。

具体地，图2示出了本实施例中获取用户信息的具体流程图。如图2所示，本实施例中，该方法首先在步骤S201中对用户图像进行解析，从而确定出被测用户的头顶位置和脚底位置。在确定出被测用户的头顶位置和脚底位置后，该方法也就可以在步骤S202中分别确定出被测用户的头顶和脚底在用户图像中的坐标数据，从而得到被测用户的头顶坐标数据和脚底坐标数据。

需要指出的是，为了保证步骤S202中所确定到的被测用户的头顶坐标数据和脚底坐标数据的准确性，该方法还可以获取多幅用户图像，并基于多幅用户分别计算被测用户的头顶坐标数据的平均值和脚底坐标数据的平均值，并将这两个平均值作为供后续步骤使用的被测用户的头顶坐标数据和脚底坐标数据。

在步骤S203中，该方法优选地通过超声测距的方式来确定出被测用户距离摄像头的距离数据。当然，在本发明的其他实施例中，该方法在步骤S203中还可以采用其他合理的方法来确定被测用户的用户距离数据，本发明不限于此。

同时，还需要指出的是，本实施例中图2所显示的执行顺序并不是对用户坐标数据和用户距离数据的获取顺序的限定，在本发明的不同实施例中，既可以先获取用户坐标数据再获取用户距离数据，也可以先获取用户距离数据再获取用户坐标数据，还可以同时获取用户坐标数据与用户距离数据，本发明同样不限于此。

再次如图1所示，当得到用户信息后，该方法在步骤S104中根据步骤S103中所得到的用户信息计算被测用户的身高数据。图3示出了本实施例中根据用户数据计算被测用户的身高数据的具体流程图。

如图3所示，本实施例中，由于摄像头会对成像产生扭曲作用，因此为了使得最终得到的被测用户的身高数据更加准确，本方法首先在步骤S301中利用已知的摄像头扭曲参数来对步骤S103中所得到的被测用户的头顶坐标数据和脚底坐标数据进行校准。

完成用户坐标数据的校准后，该方法在步骤S302中根据校准后的用户坐标数据来计算被测用户在小孔成像模型底片上的高度，从而得到第一高度。

具体地，本实施例中，被测用户在小孔成像模型底片上的高度即为校准后的被测用户的头顶纵坐标数据与脚底纵坐标数据之差，即存在：

y′＝y_1p-y_2p (1)

其中，y′表示第一高度。

在得到第一高度后，该方法在步骤S303中根据步骤S302中所得到的第一高度y′、用户距离数据d以及已知的摄像头焦距f来计算出被测用户的身高数据H。

具体地，本实施例中，被测用户的身高数据可以根据如下表达式计算得到：

$H=\frac{d\·y^{\′}}{f}---\left(2\right)$

需要指出的是，在本发明的其他实施例中，还可以采用其他合理方式来根据步骤S103中所得到的用户信息来确定出被测用户的身高数据，本发明不限于此。

再次如图1所示，在得到被测用户的身高数据H后，该方法会在步骤S105中根据所得到的被测用户的身高数据H来生成相应的多模态交互信息并输出。具体地，在本发明的不同实施例中，该方法在步骤S105中所生成的多模态交互信息可以为不同形式的数据信息，本发明不限于此。例如，在本发明的一个实施例中，该方法在步骤S105中所生成并输出的多模态交互信息可以是诸如“你的身高是XXX厘米”或是“你都XXX米高了”。

同时，还需要指出的是，在本发明的其他实施例中，该方法还可以将得到的被测用户的身高数据进行存储，这样根据所存储的不同用户的身高数据或同一用户在不同时期的身高数据进行相应的数据分析。具体地，例如，该方法可以根据某一被测用户在不同时期的身高数据来生成相应的身高变化图，并将该身高变化图呈现给用户。

从上述描述中可以看出，本实施例所提供的身高测量方法使得配置有图像获取装置的智能机器人能够及时、准确、有效地获取到被测用户的身高数据，基于该身高数据，智能机器人能够更加有效地与用户进行交互，从而提高了智能机器人的交互体验和用户粘度。

实施例二：

图4示出了本实施例所提供的身高测量方法的实现流程图。

如图4所示，该方法首先在步骤S401中获取用户输入的身高测量指令。在得到身高测量指令后，该方法便开始获取被测用户的用户图像。为了使得所获取到的用户图像能够更加准确地反映出用户的身高。

本实施例中，该方法在步骤S402中会生成并输出相应的位置指示信息，以使得被测用户根据该位置指示信息移动到指定的位置。通过位置指示信息，该方法可以使得获取到的用户图像更加完整，从而避免由于被测用户距离摄像头过近或偏离摄像头或被其他物体遮挡而使得后续无法确定出被测用户的头顶位置和脚底位置的情况。

需要指出的是，在本发明的不同实施例中，该方法在步骤S402中所输出的位置指示信息可以采用不同形式，本发明不限于此。例如在发明的一个实施例中，该方法可以输出诸如“请站在这里”的语音信息并配合相应的手势动作，也可以通过将某片区域高亮标识来向被测用户指示应当站立的位置。

在用户站立到相应位置后，该方法在步骤S403中获取被测用户的用户图像，并在步骤S404中通过对获取到的图像进行检测(例如是否能够确定出被测用户的头顶位置和脚底位置)来判断在步骤S403中是否能够正常获取到用户图像。

如果该方法在步骤S404中判定出此时无法正常获取用户图像，那么该方法将在步骤S405中判断当前获取用户图像的次数是否达到预设次数，即尝试重新获取用户图像的次数是否达到预设次数。如果尝试获取用户图像的次数未达到预设次数，那么该方法则会返回步骤S402来重新获取用户图像；而如果尝试获取用户图像的次数达到了预设次数，那么该方法将在步骤S406中生成并输出测试失败指示信息(例如输出“图像获取错误，测量终止”的语音信息)。

而如果该方法在步骤S404中判定出能够正常获取到用户图像，那么该方法则会在步骤S407中对所获取到的用户图像进行解析，从而得到用户信息。在得到用户信息后，该方法将在步骤S408中根据该用户信息计算被测用户的身高数据，并在步骤S409中根据步骤S408所得到的身高数据生成并输出相应的多模态交互信息。

需要指出的是，本实施例中步骤S407至步骤S409的实现原理以及实现过程与实施例一中步骤S103至步骤S105所涉及的内容类似，故在此不再对步骤S407至步骤S409的具体实现过程进行赘述。

本发明还提供了一种应用于智能机器人的身高测量装置，图5示出了本实施例中该身高测量装置的结构示意图。

如图5所示，本实施例所提供的应用于智能机器人的身高测量装置优选地包括：用户图像获取模块501、图像解析模块502以及用户身高确定模块503。其中，用户图像获取模块501用于对用户输入的身高测量指令进行响应来获取被测用户的用户图像。具体地，本实施例中，用户图像获取模块501优选地采用摄像头来实现。

用户图像获取模块501会将获取到的用户图像传输给图像解析模块502，以由图像解析模块502来对接收到的用户图像进行解析，从而得到被测用户的用户信息。

本实施例中，图像解析模块502确定出的用户信息优选地包括用户坐标数据和用户距离数据。其中，用户坐标数据包括图像中被测用户的两个端点的坐标数据(即用户的头顶坐标数据和脚底坐标数据)，而用户距离数据则是被测用户距离摄像头的距离。

在得到被测用户的用户信息后，图像解析模块502会将该用户信息传输给用户身高确定模块503，以由用户身高确定模块503根据被测用户的用户信息来计算得到被测用户的身高数据。

需要指出的是，本实施例中，图像解析模块502对用户图像进行解析来获得被测用户的用户信息，以及用户身高确定模块503根据被测用户的用户信息确定被测用户的身高数据具体原理以及过程与上述实施例一中步骤S103和步骤S104所涉及的内容类似，故在此不再对该部分内容进行赘述。

本实施例中，图像解析模块502在得到被测用户的身高数据后，还会根据所得到的被测用户的身高数据来生成相应的多模态交互信息并输出。具体地，在本发明的不同实施例中，图像解析模块502所生成的多模态交互信息可以为不同形式的数据信息，本发明不限于此。

同时，还需要指出的是，在本发明的其他实施例中，图像解析模块502还可以将得到的被测用户的身高数据进行存储，这样根据所存储的不同用户的身高数据或同一用户在不同时期的身高数据进行相应的数据分析。具体地，例如，图像解析模块502可以根据某一被测用户在不同时期的身高数据来生成相应的身高变化图，并将该身高变化图呈现给用户。

应该理解的是，本发明所公开的实施例不限于这里所公开的特定结构或处理步骤，而应当延伸到相关领域的普通技术人员所理解的这些特征的等同替代。还应当理解的是，在此使用的术语仅用于描述特定实施例的目的，而并不意味着限制。

说明书中提到的“一个实施例”或“实施例”意指结合实施例描述的特定特征、结构或特性包括在本发明的至少一个实施例中。因此，说明书通篇各个地方出现的短语“一个实施例”或“实施例”并不一定均指同一个实施例。

虽然上述示例用于说明本发明在一个或多个应用中的原理，但对于本领域的技术人员来说，在不背离本发明的原理和思想的情况下，明显可以在形式上、用法及实施的细节上作各种修改而不用付出创造性劳动。因此，本发明由所附的权利要求书来限定。