一种避障方法、装置、设备和存储介质与流程

本发明实施例涉及定位技术领域，尤其涉及一种避障方法、装置、设备和存储介质。

背景技术：

目前在自动导引车(automaticguidedvehicle，agv)定位导航的过程中，通常会涉及到同步定位与建图(simultaneouslocalizationandmapping，slam)，并且一般采用的是单线激光slam、多线激光slam或视觉slam，以确定障碍物的位置并实现成功避障。

但是单线激光slam只能获取激光雷达所在平面的二维信息，环境中高于或低于该平面的障碍物都无法感知；多线激光slam虽然采集的是360度全范围点云数据，但是需要较高的运算能力，并且设备成本高昂；视觉slam虽然设备成本较低，可以获得丰富的三维环境信息，但是需要强大的计算资源，并且受环境光线影响较大。因此在进行定位导航的过程中，现有避障方式并不能满足用户的导航需求。

技术实现要素：

本发明实施例提供了一种避障方法、装置、设备和存储介质，以实现agv的精准避障。

第一方面，本发明实施例提供了一种避障方法，包括：通过单线雷达进行扫描，获取单线雷达所位于水平面的第一障碍物信息；

通过双目相机进行拍摄获取空间图像信息，并根据空间图像信息获取第二障碍物信息；

将第二障碍物信息合并到第一障碍物信息中，并根据合并结果进行避障。

第二方面，本发明实施例提供了一种避障装置，包括：第一障碍物信息获取模块，用于通过单线激光雷达进行扫描，获取单线激光雷达所位于水平面的第一障碍物信息；

第二障碍物信息获取模块，用于通过双目相机进行拍摄获取空间图像信息，并根据空间图像信息获取第二障碍物信息；

避障模块，用于将第二障碍物信息合并到第一障碍物信息中，并根据合并结果进行避障。

第三方面，本发明实施例提供了一种设备，设备包括：

一个或多个处理器；

存储装置，用于存储一个或多个程序；

当一个或多个程序被一个或多个处理器执行，使得一个或多个处理器实现如上所述的方法。

第四方面，本发明实施例提供了一种计算机存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如上所述的方法。

本发明实施例的技术方案，通过双目相机获取的第二障碍物信息对单线激光雷达扫描面之外的障碍物进行补充，使得所获取的障碍物信息更加全面，从而提高了避障的准确性，并且节省了设备成本，减少了运算量。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1(a)是本发明实施例一提供的避障方法的流程图；

图1(b)是本发明实施例一提供的应用场景示意图；

图1(c)是本发明实施例一提供的双目相机的工作原理示意图；

图1(d)是本发明实施例一提供的双目相机的拍摄模型示意图；

图1(e)是本发明实施例二提供的像素坐标系和相机坐标系的关系图；

图2是本发明实施例二提供的避障方法的流程图；

图3是本发明实施例三提供的避障装置的结构示意图；

图4是本发明实施例四提供的设备的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部内容。在更加详细地讨论示例性实施例之前应当提到的是，一些示例性实施例被描述成作为流程图描绘的处理或方法。虽然流程图将各项操作(或步骤)描述成顺序的处理，但是其中的许多操作可以被并行地、并发地或者同时实施。此外，各项操作的顺序可以被重新安排。当其操作完成时所述处理可以被终止，但是还可以具有未包括在附图中的附加步骤。所述处理可以对应于方法、函数、规程、子例程、子程序等等。

实施例一

图1(a)是本发明实施例一提供的避障方法的流程图，本实施例可适用于agv进行自动避障的情况，该方法可以由本发明实施例中的避障装置来执行。如图1(a)所示，该方法具体包括如下操作：

步骤101，通过单线激光雷达进行扫描，获取单线激光雷达所位于水平面的第一障碍物信息。

可选的，通过单线激光雷达进行扫描，获取单线激光雷达所位于水平面的第一障碍物信息，可以包括：通过单线激光雷达在所位于的水平面进行扫描，获取雷达扫描障碍物；在激光雷达坐标系中将雷达扫描障碍物转换成二维点云的形式，获得第一障碍物信息。

具体的说，如图1(b)所示是本发明的应用场景示意图，在agv小车上设置有单线激光雷达以及双目相机，在agv小车进行同步定位与建图时，具体是通过单线激光雷达和双目相机各自获取的障碍物信息进行避障的。其中，agv小车是通过单线激光雷达在所位于的水平面进行扫描的，获取雷达扫描障碍物，并且具体方式是通过激光雷达发射激光脉冲，可以设置激光雷达保持0.05秒一次的扫描频率进行激光脉冲的持续发射，由于激光脉冲在前方存在障碍物的情况下会进行反射，因此通过反射结果可以获取雷达扫描障碍物。当然，本实施方式中仅是以0.05秒一次进行的举例说明，用户可以根据实际情况进行扫描频率的设定，本实施方式中并不对其进行限定。

其中，在获取到雷达扫描障碍物后，会在激光雷达坐标系中将所获取的雷达扫描障碍物转换成二维点云的形式，获得第一障碍物信息。其中，由于单线激光雷达是在所位于的水平面上进行扫描，因此雷达扫描障碍物所转换的二维点云只是在激光雷达坐标系的水平面上进行二维展示。如将图1(b)中障碍物1的以二维点云的形式在激光雷达坐标的水平面上进行展示。

步骤102，通过双目相机进行拍摄获取空间图像信息，并根据空间图像信息获取第二障碍物信息。

可选的，通过双目相机进行拍摄获取空间图像信息，并根据空间图像信息获取第二障碍物信息，可以包括：通过双目相机进行拍摄分别获取左视图和右视图，并将左视图和右视图作为空间图像信息；在像素坐标系下获取左视图和右视图中具有相同属性的特征像素；确定具有相同属性的特征像素在相机坐标系下对应的视觉障碍物；在激光雷达坐标系下将视觉障碍物转换成二维点云的形式，获得第二障碍物信息。

可选的，在像素坐标系下获取左视图和右视图中具有相同属性的特征像素，可以包括：在像素坐标系下获取左视图中的特征点；在像素坐标系下获取右视图中的特征点；将左视图中的特征点和右视图中的特征点进行信息匹配，获取具有相同属性的特征像素。

具体的说，由图1(b)可知，由于在agv运行前方包括障碍物1和障碍物2，而由于激光雷达是单线扫描，因此只能扫描到位于激光雷达扫描面上的障碍物1，而位于激光雷达扫描面之外的障碍物2并没有扫描到。因此本申请中还会通过双目相机进行拍摄分别获取左视图和右视图，并将左视图和右视图作为空间图像信息，如图1(c)所示为本申请中双目相机的工作原理示意图。由于左视图和右视图分别针对的是一个场景拍摄的，并且分别是由多个像素组成的，针对拍摄的每一个视图分别提取特征像素，提取特征像素的具体方式如下：由于每个像素都具有亮度信息，在视图中任取一个像素点a，确定亮度为l，以像素点a为中心，选取半径为3的圆上的16个像素点，如果有连续的11个像素点的亮度大于l*1.2或小于l*0.8，则认为像素点a为特征像素。当然，本实施方式中仅是举例进行说明，并不对特征像素的提取方式进行限定。由于左视图和右视图分别针对的是一个场景，因此可以找出物理世界中同一个障碍物在两张图片中对应的特征点，即在像素坐标系下获取左视图中的特征点，在像素坐标系下获取右视图中的特征点，将左视图中的特征点和右视图中的特征点进行信息匹配，获取具有相同属性的特征像素，其中，属性可以包括亮度，尺寸等，并且一个障碍物一般由多个特征像素构成，本实施方式中仅是以一组具有相同属性的特征像素为例进行说明。

可选的，确定具有相同属性的特征像素在相机坐标系下对应的视觉障碍物，可以包括：根据具有相同属性的特征像素确定视觉障碍物所对应的竖直坐标值；根据具有相同属性的特征像素中的任一个特征像素，确定视觉障碍物所对应的水平坐标值；根据竖直坐标值和水平坐标值确定视觉障碍物。

具体的说，如图1(d)所示为本申请中双目相机的拍摄模型示意图，其中，ol是左眼相机的位置，or是右眼相机的位置，pl和pr是一组具有相同属性的特征像素，并且pl是位于左眼相机的左视图中，在像素坐标系下的坐标为(ulvl)，pr是位于右眼相机的右视图中,在像素坐标系下的坐标为(urvr)，因此图中的ul是pl在u轴上的坐标值，而ur是pr在u轴上的坐标值，是已知量，p是pl和pr共同所对应的视觉障碍物，b是左眼相机和右眼相机之间的水平距离，f是相机的焦距，也是已知量，由相似三角形关系，可以利用如下公式(1)获得视觉障碍物所对应的竖直坐标值z：

因此，可以得出

其中，如图1(e)所示为像素坐标系和相机坐标系的关系图，这里选取的是左视图中的特征像素pl，由相似三角形关系，可以利用如下公式(2)和(3)获得视觉障碍物所对应的水平坐标值：

因此，可以得出

其中,根据竖直坐标值和水平坐标值确定视觉障碍物在相机坐标系下的坐标为pc(x,y,z),将视觉障碍物在相机坐标系下的坐标值转换到激光雷达坐标系中，由于双目相机和单线激光雷达分别设置在agv小车的不同位置，因此相机坐标系和激光雷达坐标系具有一定的转换关系，设定两个坐标系的变换关系为t,而t的取值取决于双目相机和单线激光雷达的安装位置，本申请实施方式中并不对其进行赘述。在根据如下公式(4)获取视觉障碍物在激光雷达坐标系下的坐标值pl(x`,y`,z`)：

pl(x`,y`,z`)＝t*pc(x,y,z)(4)

需要说明的是，由于此时获取的是视觉障碍物是三维坐标信息，而单线激光雷达所获取的是二维信息，因此需要将三维坐标投影到平面上，由于已经转换到了激光雷达坐标系下，因此投影的过程就是直接取三维坐标中的x轴和y轴的取值(x`,y`)，从而实现了在激光雷达坐标系下将视觉障碍物转换成二维点云的形式，以获得第二障碍物信息。并且该第二障碍物信息具体包括图1(b)中障碍物2的相关位置信息。

步骤103，将第二障碍物信息合并到第一障碍物信息中，并根据合并结果进行避障。

可选的，将第二障碍物信息合并到第一障碍物信息中，并根据合并结果进行避障，可以包括：在激光雷达坐标系下将视觉障碍物所对应的二维点云添加到雷达扫描障碍物所对应的二维点云；根据激光雷达坐标系下的二维点云集合进行避障。

具体的说，由于上述所获取的第二障碍物信息已经转换成与第一障碍物信息相同的坐标系下，数据格式统一，从而可以将第二障碍物信息直接添加到第一障碍物信息中，即将障碍物2所对应的二维点云添加到单线激光雷达所获取的障碍物二维点云中。从而使得所获取的障碍物信息更加全面，以使agv小车实现精准避障。

本发明实施例的技术方案，通过双目相机获取的第二障碍物信息对单线激光雷达扫描面之外的障碍物进行补充，使得所获取的障碍物信息更加全面，从而提高了避障的准确性，并且节省了设备成本，减少了运算量。

实施例二

图2是本发明实施例一提供的避障方法的流程图，本实施例以上述实施例为基础，在将第二障碍物信息合并到第一障碍物信息中，并根据合并结果进行避障之后，还包括：对避障结果进行检测；在确定检测结果为避障失败的情况下发出报警提示信息。相应的，本实施例的方法具体包括如下操作：

步骤201，通过单线激光雷达进行扫描，获取单线激光雷达所位于水平面的第一障碍物信息。

可选的，通过单线激光雷达进行扫描，获取单线激光雷达所位于水平面的第一障碍物信息，可以包括：通过单线激光雷达在所位于的水平面进行扫描，获取雷达扫描障碍物；在激光雷达坐标系中将雷达扫描障碍物转换成二维点云的形式，获得第一障碍物信息。

步骤202，通过双目相机进行拍摄获取空间图像信息，并根据空间图像信息获取第二障碍物信息。

可选的，通过双目相机进行拍摄获取空间图像信息，并根据空间图像信息获取第二障碍物信息，可以包括：通过双目相机进行拍摄分别获取左视图和右视图，并将左视图和右视图作为空间图像信息；在像素坐标系下获取左视图和右视图中具有相同属性的特征像素；确定具有相同属性的特征像素在相机坐标系下对应的视觉障碍物；在激光雷达坐标系下将视觉障碍物转换成二维点云的形式，获得第二障碍物信息。

可选的，在像素坐标系下获取左视图和右视图中具有相同属性的特征像素，可以包括：在像素坐标系下获取左视图中的特征点；在像素坐标系下获取右视图中的特征点；将左视图中的特征点和右视图中的特征点进行信息匹配，获取具有相同属性的特征像素。

步骤203，将第二障碍物信息合并到第一障碍物信息中，并根据合并结果进行避障。

可选的，将第二障碍物信息合并到第一障碍物信息中，并根据合并结果进行避障，可以包括：在激光雷达坐标系下将视觉障碍物所对应的二维点云添加到雷达扫描障碍物所对应的二维点云；根据激光雷达坐标系下的二维点云集合进行避障。

步骤204，对避障结果进行检测；在确定检测结果为避障失败的情况下发出报警提示信息。

具体的说，在agv小车行进的过程中，对agv小车的避障结果进行检测，确定agv小车是否自动避开障碍物，在确定检测结果为agv小车未有效避开障碍物，避障失败的情况下会发出报警提示。

其中，报警信号可以采用语音的形式进行播放，例如，“避障失败，请及时检修”，或者采用图像的形式进行播放，例如，通过agv上所设置的显示屏展示避障失败的警示画面。在用户执行其他事务的情况下，可以根据报警信号及时对agv小车进行检修，从而提高agv小车的避障准确性。

本发明实施例的技术方案，通过双目相机获取的第二障碍物信息对单线激光雷达扫描面之外的障碍物进行补充，使得所获取的障碍物信息更加全面，从而提高了避障的准确性，并且节省了设备成本，减少了运算量。并且通过对避障结果进行检测，在确定检测结果为避障失败的情况下发出报警提示信息，以提示用户及时对agv小车进行检修，从而提高agv小车的避障准确性。

实施例三

图3为本发明实施例三提供的避障装置的结构示意图，该装置包括：第一障碍物信息获取模块301、第二障碍物信息获取模块302和避障模块303。

其中，第一障碍物信息获取模块301，用于通过单线激光雷达进行扫描，获取单线激光雷达所位于水平面的第一障碍物信息；

第二障碍物信息获取模块302，用于通过双目相机进行拍摄获取空间图像信息，并根据空间图像信息获取第二障碍物信息；

避障模块303，用于将第二障碍物信息合并到第一障碍物信息中，并根据合并结果进行避障。

可选的，第一障碍物信息获取模块301，具体用于：通过单线激光雷达在所位于的水平面进行扫描，获取雷达扫描障碍物；

在激光雷达坐标系中将雷达扫描障碍物转换成二维点云的形式，获得第一障碍物信息。

第二障碍物信息获取模块302，包括：

空间图像信息获取子单元，用于通过双目相机进行拍摄分别获取左视图和右视图，并将左视图和右视图作为空间图像信息；

相同属性的特征像素获取子单元，用于在像素坐标系下获取左视图和右视图中具有相同属性的特征像素；

视觉障碍物确定子单元，用于确定具有相同属性的特征像素在相机坐标系下对应的视觉障碍物；

第二障碍物信息获得子单元，用于在激光雷达坐标系下将视觉障碍物转换成二维点云的形式，获得第二障碍物信息。

相同属性的特征像素获取子单元，用于：在像素坐标系下获取左视图中的特征点；

在像素坐标系下获取右视图中的特征点；

将左视图中的特征点和右视图中的特征点进行信息匹配，获取具有相同属性的特征像素。

视觉障碍物确定子单元，用于根据具有相同属性的特征像素确定视觉障碍物所对应的竖直坐标值；

根据具有相同属性的特征像素中的任一个特征像素，确定视觉障碍物所对应的水平坐标值；

根据竖直坐标值和水平坐标值确定视觉障碍物。

可选的，避障模块303，具体用于：在激光雷达坐标系下将视觉障碍物所对应的二维点云添加到雷达扫描障碍物所对应的二维点云；

根据激光雷达坐标系下的二维点云集合进行避障。

可选的，装置还包括报警模块，用于：对避障结果进行检测；

在确定检测结果为避障失败的情况下发出报警提示信息。

上述装置可执行本发明任意实施例所提供的避障方法，具备执行方法相应的功能模块和有益效果。未在本实施例中详尽描述的技术细节，可参见本发明任意实施例提供的方法。

实施例四

图4是本发明实施例提供的一种设备的结构示意图。图4示出了适用于用来实现本发明实施方式的示例性设备412的框图。图4显示的设备412仅仅是一个示例，不应对本发明实施例的功能和使用范围带来任何限制。

如图4所示，设备412以通用计算设备的形式出现。设备412的组件可以包括但不限于：一个或者多个处理器416，存储器428，连接不同系统组件(包括存储器428和处理器416)的总线418。

总线418表示几类总线结构中的一种或多种，包括存储器总线或者存储器控制器，外围总线，图形加速端口，处理器或者使用多种总线结构中的任意总线结构的局域总线。举例来说，这些体系结构包括但不限于工业标准体系结构(isa)总线，微通道体系结构(mac)总线，增强型isa总线、视频电子标准协会(vesa)局域总线以及外围组件互连(pci)总线。

设备412典型地包括多种计算机系统可读介质。这些介质可以是任何能够被设备412访问的可用介质，包括易失性和非易失性介质，可移动的和不可移动的介质。

存储器428用于存储指令。存储器428可以包括易失性存储器形式的计算机系统可读介质，例如随机存取存储器(ram)430和/或高速缓存存储器432。设备412可以进一步包括其它可移动/不可移动的、易失性/非易失性计算机系统存储介质。仅作为举例，存储系统434可以用于读写不可移动的、非易失性磁介质(图4未显示，通常称为“硬盘驱动器”)。尽管图4中未示出，可以提供用于对可移动非易失性磁盘(例如“软盘”)读写的磁盘驱动器，以及对可移动非易失性光盘(例如cd-rom，dvd-rom或者其它光介质)读写的光盘驱动器。在这些情况下，每个驱动器可以通过一个或者多个数据介质接口与总线418相连。存储器428可以包括至少一个程序产品，该程序产品具有一组(例如至少一个)程序模块，这些程序模块被配置以执行本发明各实施例的功能。

具有一组(至少一个)程序模块442的程序/实用工具440，可以存储在例如存储器428中，这样的程序模块442包括但不限于操作系统、一个或者多个应用程序、其它程序模块以及程序数据，这些示例中的每一个或某种组合中可能包括网络环境的实现。程序模块442通常执行本发明所描述的实施例中的功能和/或方法。

设备412也可以与一个或多个外部设备414(例如键盘、指向设备、显示器424等)通信，还可与一个或者多个使得用户能与该设备412交互的设备通信，和/或与使得该设备412能与一个或多个其它计算设备进行通信的任何设备(例如网卡，调制解调器等等)通信。这种通信可以通过输入/输出(i/o)接口422进行。并且，设备412还可以通过网络适配器420与一个或者多个网络(例如局域网(lan)，广域网(wan)和/或公共网络，例如因特网)通信。如图所示，网络适配器420通过总线418与设备412的其它模块通信。应当明白，尽管图4中未示出，可以结合设备412使用其它硬件和/或软件模块，包括但不限于：微代码、设备驱动器、冗余处理单元、外部磁盘驱动阵列、raid系统、磁带驱动器以及数据备份存储系统等。

处理器416通过运行存储在存储器428中的指令，从而执行各种功能应用以及数据处理，例如实现本发明实施例所提供的避障方法：通过单线激光雷达进行扫描，获取单线激光雷达所位于水平面的第一障碍物信息；通过双目相机进行拍摄获取空间图像信息，并根据空间图像信息获取第二障碍物信息；将第二障碍物信息合并到第一障碍物信息中，并根据合并结果进行避障。

实施例五

本发明实施例五提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如本申请所有发明实施例提供的避障方法：

通过单线激光雷达进行扫描，获取单线激光雷达所位于水平面的第一障碍物信息；通过双目相机进行拍摄获取空间图像信息，并根据空间图像信息获取第二障碍物信息；将第二障碍物信息合并到第一障碍物信息中，并根据合并结果进行避障。

可以采用一个或多个计算机可读的介质的任意组合。计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或者计算机可读存储介质。计算机可读存储介质例如可以是但不限于电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括：具有一个或多个导线的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机存取存储器(ram)、只读存储器(rom)、可擦式可编程只读存储器(eprom或闪存)、光纤、便携式紧凑磁盘只读存储器(cd-rom)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。在本文件中，计算机可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。

计算机可读的信号介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号，其中承载了计算机可读的程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式，包括但不限于电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。计算机可读的信号介质还可以是计算机可读存储介质以外的任何计算机可读介质，该计算机可读介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。

计算机可读介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输，包括但不限于无线、电线、光缆、rf等等，或者上述的任意合适的组合。

可以以一种或多种程序设计语言或其组合来编写用于执行本发明操作的计算机程序代码，所述程序设计语言包括面向对象的程序设计语言—诸如java、smalltalk、c++，还包括常规的过程式程序设计语言—诸如“c”语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算机上执行、部分地在用户计算机上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算机上部分在远程计算机上执行、或者完全在远程计算机或服务器上执行。在涉及远程计算机的情形中，远程计算机可以通过任意种类的网络包括局域网(lan)或广域网(wan)—连接到用户计算机，或者，可以连接到外部计算机(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。