专利名称：：利用盲文编码图案的区域识别系统的制作方法
技术领域：
：本发明涉及一种区域识别系统，尤其涉及一种利用盲文编码图案进行定位的区域识别系统。
背景技术：
：随着家用机器人逐渐融入人类的日常生活，家用机器人的需求便日益增加，特别是具有部分人工智能的自主机器人更是未来研究发展的重要方向。举例来说，这些家用或自主机器人可设定成自行扫地与处理家务琐事，也可设定模拟为宠物以陪伴家人，甚至机器人也可用于工厂内自行搬运货物。无论机器人担任何种功能，其首要能先判断自身所处的位置，而后才能依据程序设定而执行各种功能。因此，以机器人为主的区域识别系统多年来-直是研发改进的重点方向之--。表l<table>tableseeoriginaldocumentpage4</column></row><table>表1列出公知三种以机器人为主的区域识别系统所采用的定位技术与限制条件，以下将分别简述。编号l的机器人会配置激光测距装置，借助由发射出去的激光被阻挡物(如墙衝反射回来，则可计算出机器人与阻挡物之间的距离，进而定位出自身的位置。然而，激光测距装置的配置成本相当高，而使得此机器人定位系统不易普遍推广。再有，当阻挡物是如玻璃的高穿透率材质，或是如镜子的高反射率材质时，则激光测距装置便无法有效感测到玻璃或是镜子。这样一来，机器人便有可能与玻璃或是镜子发生碰撞而造成损坏。编号2的机器人区域识别系统是采用无线射频识别(RadioFrequencyIdentification,RFID)技术以进行定位，其中公知技术会将读取器(Reader)配置于机器人上，并配置多个电子巻标(Tag)于特定位置，而电子巻标内部会储存所处位置的信息。当机器人靠近某个电子巻标时，读取器便会读取电子巻标所在位置的信息，借此便可定位出机器人的相对位置。然而，读取器与电子巻标的配置成本也不便宜，而使得此机器人区域识别系统不易普遍推广。再有，读取器与电子巻标的可通讯距离均不长，而一般仅有数公分到数公尺。因此当机器人所处空间非常广大时，便需要增加电子巻标的配设密度，这样又需增加此区域识别系统的建置成本。此外，上述两种区域识别系统的共同缺点在于价格过于昂贵。为求能降低设置成本，公知技艺另有提出直接以软件针对环境影像进行分析。以编号3的机器人为例，其直接配置电荷耦合组件(ChargeCoupledDevice,CCD)以检测外界影像。借助软件判断影像中的特定目标物，试图定位出机器人的相对位置。然而，软件辨识目前也仅能分辨如窗户、门或是床铺、桌子等特定显著的目标物，其主要目的是回避障碍物或通过门至另一区间，而仍无法有效辨认出机器人是位在那个房间(特别是当房间的门或是窗户都是相同样式时)。当影像中的目标物与背景在对比差异不大时，辨识软件也无法分辨影像中的目标物，造成无法定位。另外，当电荷耦合组件撷取床铺、桌子的影像角度不同时，也会造成影像形变而使软件误判。此外，当机器人周遭的环境过于单调时(如重复图案的壁纸)，则会造成软件辨识上的混淆，进而也无法有效定位。也就是，目前以软件直接对周围环境影像进行几何分析仍有太多困难，且错误辨识率过高。
发明内容本发明的目的在于提供一种区域识别系统，借助结构简单的盲文编码，搭配高反光材质及反射光源，可大幅提升软件的影像辨识成功率，且不易受到影像撷取角度形变的问题。为了实现上述目的，本发明提供了一种区域识别系统，包括盲文编码图案与移动装置，而移动装置又包括本体、中央控制单元、光源产生器以及影像接收器，其中中央控制单元适于控制本体移动，而光源产生器与影像接收器是配置于本体上。盲文编码图案具有区域识别信息，且盲文编码图案的材质为高反光材质。当光源产生器产生光源照射至盲文编码图案时，盲文编码图案适于将光源高度反射至影像接收器。此外，影像接收器适于接收盲文编码图案的影像而传递至中央控制单元，以使中央控制单元根据区域识别信息而定位出本体的位置。在本发明的一实施例中，上述的盲文编码图案的盲文编码可为中文编码、英文编码、日文编码或韩文编码。在本发明的一实施例中，上述的盲文编码图案可包括框形标记(mark)与盲文编码标记，其中盲文编码标记是配置于框形标记中。此外，盲文编码标记的形状可为圆形、方形、菱形、三角形或其它合适的形状。在本发明的一实施例中，上述的盲文编码图案是用于反射可见光或不可见光，且高反光材质可为反光粒子、反光颜料、反光漆或其它合适的材质。此外，移动装置还包括光源产生器，而光源产生器是配置于本体上，其中光源产生器可为投射灯、发光二极管、卤素灯、荧光灯或聚光灯。在本发明的一实施例中，上述的影像接收器可为电荷耦合组件、互补式金氧半导体(ComplementaryMetal-Oxide-Semiconductor,CMOS)、球型摄影机(PTZ)或数字摄影机(DVR)。综上所述，在本发明的区域识别系统中，当影像接收器接受到影像中具有高亮度的区域时，辨识软件便会开始判断这些高亮度区域是否为盲文编码图案。由于盲文编码图案具有简单的几何构图，所以中央控制单元在进行软件几何分析上，可轻易辨识出影像中是否具有盲文编码图案，进而获取相对应的区域识别信息，借此以有效提升软件辨识的成功率。以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。图1A为依据本发明一实施例以移动装置为主的区域识别系统的方块示意图IB为图1A的移动装置的立体图1C与ID为图1A的盲文编码图案的正视图2为英文编码的盲文编码表；图3A与3B为图1C的盲文编码图案在不同角度撷取的影像示意图3C3F为依据本发明另一实施例的四种盲文编码图案的正视图；图4A4C为依据本发明另一实施例的多个盲文编码图案的正视图；图5A5C是以各国盲文编码的局部盲文编码表。其中，附图标记100:区域识别系统110:移动装置112:本体114:中央控制单元116:影像接收器118:光源产生器118a:光源120、120a、320a320d、420a420c:盲文编码图案122、122a、422a422c:框形标记124、124a、324、424a424c:盲文编码标记322a322c:定位标记A:像素面积L:长度W:宽度具体实施例方式图1A为依据本发明一实施例以移动装置为主的区域识别系统的方块示意图，而图1B为图1A的移动装置的立体图，且图1C为图1A的盲文编码图案的正视图。请参考图1A1C，本发明的区域识别系统100包括移动装置110与盲文编码图案120，其中盲文编码图案120是配置在特定区域中，并具有此区域的区域识别信息。以室内环境而言，盲文编码图案120可贴附于客厅、走廊、卧室的墙壁上，也可以绘示于储物柜等明显物品的表面上，其中位于不同区域的盲文编码图案120便具有不同的区域识别信息。承接上述，移动装置110可为机器人，而移动装置110包括本体112、中央控制单元114、影像接收器116以及光源产生器118，而中央控制单元114是用于控制本体112的作动，且影像接收器116与光源产生器118是配置于本体112上。光源产生器118是用于提供光源118a并将光源118a照射至外界，而影像接收器116便不断撷取外界影像以将外界影像传递至中央控制单元114。中央控制单元114会以分析软件对外界影像进行分析，判断外界影像内容是否包含盲文编码图案120，进而分析盲文编码图案120的影像以解析出区域识别信息。如此一来，中央控制单元114便可获知移动装置110的本体112所在的区域，而能对本体112进行定位。盲文编码图案120例如是以反光粒子、反光颜料或是反光漆等高反光材质制作而成，而在本实施例中，盲文编码图案120会高度反射特定范围角度的光源118a。当影像接收器116撷取影像后，中央控制单元114的软件辨识功能便会分析影像中是否含有高亮度(此高亮度是指相对于背景的亮度而言)的像素。若是影像含有高亮度的像素，则软件辨识便会分析这些高亮度的像素是否构成盲文编码图案120，进一步解析出区域识别信息。如此一来，相比于公知直接进行软件几何分析的技术而言，本发明利用高反光的盲文编码图案120，使接收的影像产生高亮度的像素，借此可以大幅减少误判的情形，而有效提升辨识的正确率。图1D是为求更加清楚说明图1C的盲文编码图案而另绘示出多条辅助线，而图2为英文编码的盲文编码表。请参考图1C1D与图2，本实施例的盲文编码图案120包括框形标记122与盲文编码标记124，其中盲文编码标记124是位于框形标记122内的特定位置，以表示特定的信息。以本实施例而言，每个盲文编码图案120可包含两个英文字母的信息量。详细来说，框形标记122内的区域可分为左半部与右半部，而每个半部均代表一个英文字母。此外，每个半部又可再区分为2X3共六个位，而每个位可为盲文编码标记124或是空白。如此一来，对照图2的盲文编码表，便知盲文编码图案120表示为mb，而本实施例可定义mb所表示的区域识别信息为"主卧房"。所以当中央控制单元114解析出此区域识别信息后，便可将移动装置110的本体112定位在"主卧房"。承接上述，盲文编码图案120的制作成本非常低廉。本实施例是直接以反光布料裁剪成带有不同区域识别信息的盲文编码图案120，并将这些盲文编码图案120贴设于墙壁、天花板、地板或是物品上，即可使移动装置110的本体112无论在何处均能定位出自身的位置。由于盲文编码具有结构简单的优点，且盲文编码的结构特征非常明显，因此在以软件设计进行几何影像解析时，可以大幅提高辨识的成功率与正确性。另外，无论影像接收器116以何种角度撷取影像而使盲文编码图案120产升形变，但是盲文编码图案120仍可保持其结构的完整性。图3A为图1C的盲文编码图案在不同角度撷取的影像示意图，而图3B为求更加清楚说明图3A的盲文编码图案的解析过程而另绘示出多条辅助线。请参考图3A与3B，由于撷取影像角度的关系，图3A的盲文编码图案120a所呈现的影像近乎为梯形。中央控制单元114首先会将盲文编码图案120a的框形标记122a外缘补齐为矩形，并得到此矩形的长度L与宽度W。此外，中央控制单元114也可计算出框形标记122a所占的像素面积A，并将像素面积A除以长度L后再除以宽度W以得到第一判断值Cl:丄x『式l当第一判断值C1小于第一临界值T1时，辨识软件便会认定此高亮度的像素区域构成有效的盲文编码图案120a，反之，辨识软件便会认定此高亮度的像素区域仅为噪声。以本实施例而言，此第一临界值T1的值为1/4，不过第一临界值T1可由框型标记制作时依实际值决定，熟悉此项技艺者当可依据上述而稍加调整第一判断值C1的计算方式或是第一临界值T1的值，但其仍属本发明的范畴中。接着，若影像中的高亮度像素是构成盲文编码图案120a，则接着将框形标记122a内部区分为4X3共12个位，并判断每个位是否为空白或是为盲文编码标记124a。举例来说，先检测位内是否有高亮度标记存在，位内标记可由标记制作时定义一个长宽比值及容许比例决定，长宽比值不易因取像距离改变而有所影响，或由标记面积介于某一设定区间决定，最大值需大于最近取像距离的标记面积，最小值需小于最远取像距离的标记面积，配合标记长度及宽度比值设定一个容许比例，符合前述条件，则辨识软件便会判断此位为盲文编码标记124a，反之，则判断为空白。以本实施例而言，此长宽比值容许比例为O.3。换句话说，在判断框形标记122a的步骤中，软件便可计算出盲文编码图案120a的分辨率大小，并同时判断出本体112与盲文编码图案120a之间的距离，如此便可反推算出盲文编码标记124a应有的像素面积。如前段所述，本发明可设定最远取像距离与最近取像距离作为容许边际值而换算出像素面积对应转换矩阵，而当盲文编码图案的高亮度像素面积介于前述的像素面积范围内，经由对应的转换矩阵，可进一步由高亮度反光像素面积计算出目前移动装置与盲文编码图案的距离，则软件便会判断出移动装置目前所在区域及更细部的位置信息。如此一来，中央控制单元114仍可解析出此形变的盲文编码图案120a内含的区域识别信息为mb，以大幅提升软件辨识的准确率与成功性。由于本发明主要是以软件分析进行定位分析，所以相比于公知的激光定位或无线射频识别技术而言，本实施例的区域识别系统100可大幅降低建置成本，而有利于推广至居家使用。值得注意的是，尽管前述实施例的盲文编码图案120是以框形标记122与盲文编码标记124组合而成，但是本发明并不限定盲文编码图案120的结构组成。举例而言，其它实施例也可将框形标记122改为对角定位标记或是四角定位标记，以下将另举实施例并搭配图示说明。图3C3F为依据本发明另一实施例的四种盲文编码图案的正视图，并以虚线辅助绘示出盲文编码标记的区域以利解读。请参考图3C3F，图3C3E的盲文编码图案320a320c分别包括两个定位标记322a322c与盲文编码标记324，其中定位标记322a322c是位于盲文编码标记324所在区域的外围，以定义出盲文编码标记324的区域。详细而言，两个定位标记322a是位于盲文编码标记324区域的左上角与右下角，而两个定位标记322b是位于盲文编码标记324区域的右上角与左下角，且两个定位标记322c是位于盲文编码标记324区域的上方与左方边缘。类似前述，当中央控制单元114要判断影像中的高亮度像素是否构成文编码图案，也是先将这些定位标记322a322c外缘补齐为矩形，再计算此定位标记322a322c相对矩形面积的比例是否介于特定数值范围之内，而熟悉此项技术的人员可依据前述说明与实际设计决定此特定数值范围。值得注意的是，本发明并不限制定位标记的形状与数量，也不限制定位标记设置的位置。举例而言，定位标记322a即为钩状，而定位标记322b的形状与盲文编码标记324的形状相同，且定位标记322c为长条状。此外，尽管这些定位标记322a322c的数量为两个，但是在其它实施例中，也可采用三个或四个以上的定位标记，并将其配置于盲文编码标记区域的各个角落或是边缘。更进一歩而言，本发明也可采用不同形式的定位标记以进行定位的识别。如图3F所示，盲文编码图案320d便包括不同形式的定位标记322a322c，并将定位标记322a322c分别配置于盲文编码标记324区域的左下角、右上角以及下方边缘。在本实施例中，盲文编码图案120是配置在室内空间的墙壁上，且对于天花板上的日光灯光源不具有高度反射的效果，以避免对室内活动的使用者产生刺眼的现象。此外，光源产生器118能以特定角度范围产生光源118a，以照射至盲文编码图案120。当盲文编码图案120受到此光源118a照射后，便会将光源118a高度反射回影像接收器116以产生影像进行分析。请再参考图1B，在本实施例中，中央控制单元114例如为计算机而以无线传输的方式控制本体112、影像接收器116以及光源产生器118。不过，本发明也可将中央控制单元114配置于本体112上，而以联机的方向直接操控本体112、影像接收器116以及光源产生器118。此外，本发明并不限制光源产生器118与影像接收器116的种类，举例而言，光源产生器118可为投射灯、发光二极管、卤素灯、荧光灯聚光灯或其它合适的发光源，而影像接收器116可为电荷耦合组件、互补式金氧半导体、球型摄影机或数字摄影机。另外，尽管前述所称光源均是以可见光作说明，但是本发明也可以非可见光撷取影像。举例而言，光源产生器118可为红外光发射器，以提供红外光源照射至盲文编码图案120。接着，盲文编码图案120可将红外光源高度反射回如红外光影像接收器的影像接收器116以产生光源。在此架构下，盲文编码图案120可设计为不会反射可见光，而得以隐藏至墙壁上的挂画中或是其它合适的位置，且此盲文编码图案120也不需针对高反射角度多做设计。在前述实施例中，盲文编码图案120总共至少可包含两个英文字母或一个英文字母加一个数字组合的信息量以作为区域识别信息，也就是26X26=676个不同的代表意义可表示客厅、厨房、餐厅、儿童房、充电站、计算机房、书房、客房、走廊等等区域，且这些区域对应的符号意义均可由使用者或是设计者自行定义。当然，本发明也可视信息量的多少而稍加调整盲文编码图案的形式。以下将再另以图标搭配文字说明。图4A4C为依据本发明另一实施例的多个盲文编码图案的正视图。请参考图4A4C，本实施例的盲文编码图案420a、420b、420c与图1C的盲文编码图案120相似，且盲文编码图案420a、420b、420c也包括框形标记422a、422b、422c与盲文编码标记424a、424b、424c，而其差异仅在于盲文编码图案的形式不同。以图4A与4C的盲文编码图案420a、420c为例，其分别具有单个与三个英文字母组合的信息量，且分别表示为v与xyz。以图犯的盲文编码图案420b为例，其两个盲文编码单元是呈上下排列，并用以表示为pq。熟悉此项技术的人员可轻易理解，在此便不再赘述。值得一提的是，本发明并不限定盲文编码标记的形状，举例而言，盲文编码标记424a、424b、424c的形状可分别为方形、三角形与菱形，且本发明并不限定盲文编码图案的框形标记与盲文编码标记的颜色。值得注意的是，尽管前述的盲文编码是以英文编码为主，但是本发明并不限定盲文编码的种类，举例而言，本发明的盲文编码也可是中文编码、日文编码、韩文编码或是其它合适的编码。图5A以注音为主的中文编码的局部盲文编码表，而图5B与图5C分别为日文编码与韩文编码的局部盲文编码表，熟悉此项技术的人员当可依据图5A5C而轻易修改盲文编码图案所代表的意义，但其仍属于本发明的范畴内。综上所述，由于本发明的区域识别系统主要是以软件对影像进行辨识分析，进而定位出机器人的位置，所以此区域识别系统的建置成本非常低廉。此外，结构简单的盲文编码配合高反光材质的盲文编码图案可大幅降低影像辨识在几何解析上的困难，借此以大幅提升软件辨识的准确率与成功性。当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。权利要求1、一种区域识别系统，其特征在于，包括一盲文编码图案，具有一区域识别信息，且该盲文编码图案的材质为高反光材质；一移动装置，包括一本体；一中央控制单元，适于控制该本体移动；一光源产生器，配置于该本体上，而该光源产生器适于提供一光源，且该盲文编码图案适于反射该光源；以及一影像接收器，配置于该本体上，并适于接收该盲文编码图案的影像而传递至该中央控制单元，以使该中央控制单元根据该区域识别信息而定位出该本体的位置。2、根据权利要求1所述的区域识别系统，其特征在于，该盲文编码图案的盲文编码为中文编码、英文编码、日文编码或韩文编码。3、根据权利要求1所述的区域识别系统，其特征在于，该盲文编码图案包括一框形标记；以及一盲文编码标记，配置于该框形标记中。4、根据权利要求3所述的区域识别系统，其特征在于，该盲文编码标记的形状为圆形、方形、菱形或三角形。5、根据权利要求1所述的区域识别系统，其特征在于，该盲文编码图案反射可见光或不可见光。6、根据权利要求1所述的区域识别系统，其特征在于，高反光材质为反光粒子、反光颜料或反光漆。7、根据权利要求5所述的区域识别系统，其特征在于，不可见光为红外光。8、根据权利要求1所述的区域识别系统，其特征在于，该光源产生器为投射灯、发光二极管、卤素灯、荧光灯或聚光灯。9、根据权利要求1所述的区域识别系统，其特征在于，该影像接收器为电荷耦合组件、互补式金氧半导体、球型摄影机或数字摄影机。10、根据权利要求1所述的区域识别系统，其特征在于，该盲文编码图案包括二定位标记，定义出一区域；以及一盲文编码标记，配置于该定位标记所定义出的该区域中。11、根据权利要求10所述的区域识别系统，其特征在于，该盲文编码标记的形状为圆形、方形、菱形或三角形。12、根据权利要求10所述的区域识别系统，其特征在于，该定位标记的形状为圆形、钩形或长条形。13、根据权利要求10所述的区域识别系统，其特征在于，该定位标记是位于该区域的角落或边缘。全文摘要本发明公开了一种区域识别系统，包括盲文编码图案与移动装置，而移动装置又包括本体、中央控制单元、光源产生器以及影像接收器，中央控制单元适于控制本体，而光源产生器与影像接收器是配置于本体上，盲文编码图案具有区域识别信息，且盲文编码图案的材质为高反光材质，当光源产生器所产生的光源照射至盲文编码图案时，盲文编码图案会将此光源高度反射至影像接收器，接着，影像接收器适于接收盲文编码图案的影像而传递至中央控制单元，以使中央控制单元根据区域识别信息而定位出本体的位置。文档编号G06K7/10GK101526987SQ20081000653公开日2009年9月9日申请日期2008年3月6日优先权日2008年3月6日发明者刘俊贤,吴东权,蔡雅惠申请人:财团法人工业技术研究院