一种扫地机的障碍物检测方法及系统与流程

本申请涉及自动化控制技术领域，特别涉及一种扫地机的障碍物检测方法及系统。

背景技术：

随着自动化技术的不断进步，扫地机被越来越多的家庭所青睐。当前的扫地机在运行时，可以通过摄像头拍摄行进路径中的视觉图像，然后分析该视觉图像中的障碍物。由于摄像头拍摄范围较广，通常会将包含天花板在内的场景都拍摄进去，因此识别出的障碍物中有些是包含天花板中的物体的。有了将天花板中的这些无效的障碍物点去除，现有技术中通过将天花板通过平面拟合的方式估算出来，在估算出天花板的位置后，将天花板其附近的障碍物点进行剔除，从而筛选出有效的障碍物点。然而，现有情况下，平面拟合需要一定的计算能力，如果要对视觉图像中的所有障碍物点集进行平面拟合运算，需要相当多的计算资源，这就增加了扫地机的成本。

技术实现要素：

本申请的目的在于提供一种扫地机的障碍物检测方法及系统，能够节省扫地机的成本。

为实现上述目的，本申请提供一种扫地机的障碍物检测方法，所述方法包括：

获取视觉图像，并识别所述视觉图像中包含的特征点；

根据识别出的所述特征点构建空间障碍物点集，并根据扫地机机身高度和地平面，从所述空间障碍物点集中筛选出有效障碍物点；

根据筛选出的所述有效障碍物点和所述扫地机当前的位置信息，规划所述扫地机的行走路径。

进一步地，根据识别出的所述特征点构建空间障碍物点集包括：

将所述特征点转换为三维坐标点集，并将所述三维坐标点集作为构建的空间障碍物点集。

进一步地，根据扫地机机身高度和地平面，从所述空间障碍物点集中筛选出有效障碍物点包括：

遍历所述空间障碍物点集中的各个障碍物点，若当前的障碍物点所处的高度大于所述扫地机的机身高度，或者小于地平面的高度，将所述当前的障碍物点从所述空间障碍物点集中剔除；

将所述空间障碍物点集中剩余的障碍物点作为筛选出的有效障碍物点。

进一步地，在从所述空间障碍物点集中筛选出有效障碍物点之后，所述方法还包括：

将所述有效障碍物点投影至所述扫地机所处的二维平面中。

进一步地，规划所述扫地机的行走路径包括：

判断所述有效障碍物点的尺寸或者类型，若所述有效障碍物点的尺寸超出预设阈值，或者所述有效障碍物点的类型属于规避类型，控制所述扫地机避开所述有效障碍物点。

进一步地，所述方法还包括：

若所述有效障碍物点的尺寸小于所述预设阈值，或者所述有效障碍物点的类型属于清理类型，控制所述扫地机清扫所述有效障碍物点。

进一步地，所述方法还包括：

为所述扫地机设定终点位置，并根据所述扫地机的当前位置，规划从所述当前位置到所述终点位置的行动路径，所述行动路径中规避所述有效障碍物点。

为实现上述目的，本申请还提供一种扫地机的障碍物检测系统，所述系统包括：

特征点识别单元，用于获取视觉图像，并识别所述视觉图像中包含的特征点；

障碍物点筛选单元，用于根据识别出的所述特征点构建空间障碍物点集，并根据扫地机机身高度和地平面，从所述空间障碍物点集中筛选出有效障碍物点；

路径规划单元，用于根据筛选出的所述有效障碍物点和所述扫地机当前的位置信息，规划所述扫地机的行走路径。

进一步地，所述障碍物点筛选单元包括：

剔除模块，用于遍历所述空间障碍物点集中的各个障碍物点，若当前的障碍物点所处的高度大于所述扫地机的机身高度，或者小于地平面的高度，将所述当前的障碍物点从所述空间障碍物点集中剔除；

筛选模块，用于将所述空间障碍物点集中剩余的障碍物点作为筛选出的有效障碍物点。

进一步地，所述路径规划单元包括：

规避模块，用于判断所述有效障碍物点的尺寸或者类型，若所述有效障碍物点的尺寸超出预设阈值，或者所述有效障碍物点的类型属于规避类型，控制所述扫地机避开所述有效障碍物点；

清扫模块，用于若所述有效障碍物点的尺寸小于所述预设阈值，或者所述有效障碍物点的类型属于清理类型，控制所述扫地机清扫所述有效障碍物点。

由上可见，本申请提供的技术方案，在识别出障碍物点集后，可以根据机身高度和地平面高度，从障碍物点集中剔除高度过高或者过低的障碍物点，从而能够通过十分简便的方式筛选出有效障碍物点。这样，在保证识别精度的同时，还能极大地降低所需的计算资源，从而降低了扫地机的成本。

附图说明

图1为本申请实施例中扫地机的障碍物检测方法示意图；

图2为本申请实施例中扫地机的障碍物检测系统的功能模块示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请实施方式中的附图，对本申请实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本申请一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本申请中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施方式，都应当属于本申请保护的范围。

本申请提供一种扫地机的障碍物检测方法，请参阅图1，所述方法包括以下步骤：

s1：获取视觉图像，并识别所述视觉图像中包含的特征点；

s2：根据识别出的所述特征点构建空间障碍物点集，并根据扫地机机身高度和地平面，从所述空间障碍物点集中筛选出有效障碍物点；

s3：根据筛选出的所述有效障碍物点和所述扫地机当前的位置信息，规划所述扫地机的行走路径。

在一个实施方式中，根据识别出的所述特征点构建空间障碍物点集包括：

将所述特征点转换为三维坐标点集，并将所述三维坐标点集作为构建的空间障碍物点集。

在实际应用中，视觉图像中的特征点是基于相机坐标系，那么可以按照现有的技术，将相机坐标系中的特征点转换为世界坐标系的三维坐标点，从而可以得到具备x，y，z三个坐标值的三维坐标点。

在一个实施方式中，根据扫地机机身高度和地平面，从所述空间障碍物点集中筛选出有效障碍物点包括：

遍历所述空间障碍物点集中的各个障碍物点，若当前的障碍物点所处的高度大于所述扫地机的机身高度，或者小于地平面的高度，将所述当前的障碍物点从所述空间障碍物点集中剔除；

将所述空间障碍物点集中剩余的障碍物点作为筛选出的有效障碍物点。

在一个实施方式中，在从所述空间障碍物点集中筛选出有效障碍物点之后，所述方法还包括：

将所述有效障碍物点投影至所述扫地机所处的二维平面中。

在一个实施方式中，规划所述扫地机的行走路径包括：

判断所述有效障碍物点的尺寸或者类型，若所述有效障碍物点的尺寸超出预设阈值，或者所述有效障碍物点的类型属于规避类型，控制所述扫地机避开所述有效障碍物点。

在一个实施方式中，所述方法还包括：

若所述有效障碍物点的尺寸小于所述预设阈值，或者所述有效障碍物点的类型属于清理类型，控制所述扫地机清扫所述有效障碍物点。

在一个实施方式中，所述方法还包括：

为所述扫地机设定终点位置，并根据所述扫地机的当前位置，规划从所述当前位置到所述终点位置的行动路径，所述行动路径中规避所述有效障碍物点。

在实际应用中，可以按照以下方式实现本申请的技术方案：

1)将视觉图像中得到的特征点转换为三维坐标点集，由此形成空间障碍物点集。由于是三维坐标点，所以每个点具有(x,y,z)三个属性，其中z是该点距地面的高度。

2)对空间障碍物点集筛选，只保留有效的数据。具体操作如下：

对每个空间障碍物点进行判断，如果高于扫地机机身高度的障碍物点，进行剔除。对于低于地平面的障碍物点，进行剔除。剔除后的障碍点集，在高于地平面，但低于扫地机机身高度之间。这样处理，不仅过滤掉了天花板部分的点集，而且只保留了有效区域的障碍物点集，这大大减少了障碍物点集的数量，可以有效提升计算效率。

3)将空间障碍物点集，投影至二维平面上，得到这些障碍物点集在二维平面上的坐标点。

4)获得扫地机当前的定位坐标点。

5)分析当前坐标点与障碍物点的位置关系。进行相应处理。如避开障碍物，探索清扫区域内的所有障碍物，到房间某个位置的路径规划等。

请参阅图2，本申请还提供一种扫地机的障碍物检测系统，所述系统包括：

特征点识别单元，用于获取视觉图像，并识别所述视觉图像中包含的特征点；

障碍物点筛选单元，用于根据识别出的所述特征点构建空间障碍物点集，并根据扫地机机身高度和地平面，从所述空间障碍物点集中筛选出有效障碍物点；

路径规划单元，用于根据筛选出的所述有效障碍物点和所述扫地机当前的位置信息，规划所述扫地机的行走路径。

在一个实施方式中，所述障碍物点筛选单元包括：

剔除模块，用于遍历所述空间障碍物点集中的各个障碍物点，若当前的障碍物点所处的高度大于所述扫地机的机身高度，或者小于地平面的高度，将所述当前的障碍物点从所述空间障碍物点集中剔除；

筛选模块，用于将所述空间障碍物点集中剩余的障碍物点作为筛选出的有效障碍物点。

在一个实施方式中，所述路径规划单元包括：

规避模块，用于判断所述有效障碍物点的尺寸或者类型，若所述有效障碍物点的尺寸超出预设阈值，或者所述有效障碍物点的类型属于规避类型，控制所述扫地机避开所述有效障碍物点；

清扫模块，用于若所述有效障碍物点的尺寸小于所述预设阈值，或者所述有效障碍物点的类型属于清理类型，控制所述扫地机清扫所述有效障碍物点。

由上可见，本申请提供的技术方案，在识别出障碍物点集后，可以根据机身高度和地平面高度，从障碍物点集中剔除高度过高或者过低的障碍物点，从而能够通过十分简便的方式筛选出有效障碍物点。这样，在保证识别精度的同时，还能极大地降低所需的计算资源，从而降低了扫地机的成本。

上面对本申请的各种实施方式的描述以描述的目的提供给本领域技术人员。其不旨在是穷举的、或者不旨在将本发明限制于单个公开的实施方式。如上所述，本申请的各种替代和变化对于上述技术所属领域技术人员而言将是显而易见的。因此，虽然已经具体讨论了一些另选的实施方式，但是其它实施方式将是显而易见的，或者本领域技术人员相对容易得出。本申请旨在包括在此已经讨论过的本发明的所有替代、修改、和变化，以及落在上述申请的精神和范围内的其它实施方式。