本發(fā)明涉及物流機(jī)器人無(wú)軌視覺(jué)定位的技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說(shuō)是指用于無(wú)軌導(dǎo)航agv的視覺(jué)定位方法以及裝置和系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

自動(dòng)導(dǎo)引車(英文全稱：automaticguidedvehicle，英文簡(jiǎn)稱：agv)系統(tǒng)已經(jīng)發(fā)展成為生產(chǎn)物流系統(tǒng)中最大的專業(yè)分支之一。其導(dǎo)引技術(shù)主要可分為兩個(gè)方面，即有軌式導(dǎo)引和無(wú)軌式導(dǎo)引?，F(xiàn)階段agv中最基本的自動(dòng)導(dǎo)引技術(shù)主要包括電磁感應(yīng)導(dǎo)引、磁帶導(dǎo)引、視覺(jué)導(dǎo)引、激光導(dǎo)引、慣性導(dǎo)航導(dǎo)引和超聲波導(dǎo)引等。其中視覺(jué)導(dǎo)引技術(shù)是近年來(lái)國(guó)內(nèi)外agv行業(yè)的研究的熱點(diǎn)之一，視覺(jué)傳感器以光信號(hào)為基礎(chǔ)，反應(yīng)速度快，不易受電磁干擾和環(huán)境影響，適應(yīng)能力強(qiáng)，因此視覺(jué)導(dǎo)引技術(shù)具有很大的發(fā)展?jié)摿Α?/p>

然而，在現(xiàn)有的視覺(jué)導(dǎo)引方法中，通常都是機(jī)器視覺(jué)進(jìn)行定位，機(jī)器視覺(jué)的飛速發(fā)展為工業(yè)agv的自動(dòng)導(dǎo)航提供了更多解決問(wèn)題的思路。用于工業(yè)agv自動(dòng)導(dǎo)航的機(jī)器視覺(jué)導(dǎo)航系統(tǒng)通常可以分為：圖像采集部分、圖像處理部分和運(yùn)動(dòng)控制部分。主要過(guò)程如下：相機(jī)按照指令實(shí)時(shí)采集圖像，根據(jù)需要自動(dòng)調(diào)節(jié)曝光參數(shù)；將采集到的數(shù)據(jù)采用arm或dsp轉(zhuǎn)化為圖像格式，并存放在處理器或計(jì)算機(jī)內(nèi)存中；處理器采用大津算法、大津改進(jìn)算法、局部大津算法對(duì)圖像進(jìn)行分析、識(shí)別、獲取載體位姿信息和相關(guān)邏輯控制值；識(shí)別結(jié)果控制載體移動(dòng)、停止、糾正運(yùn)動(dòng)誤差等。

上述的采用arm或dsp將采集到的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為圖像格式的效率較低，上述的處理過(guò)程只能在傳統(tǒng)的fpga或dsp處理，比較單一，不夠靈活，處理器采用大津算法、大津改進(jìn)算法、局部大津算法對(duì)圖像進(jìn)行分析、識(shí)別的處理的速度較低，導(dǎo)致定位不準(zhǔn)確。

因此，有必要設(shè)計(jì)一種用于無(wú)軌導(dǎo)航agv的視覺(jué)定位方法，實(shí)現(xiàn)定位處理過(guò)程更加靈活，效率高，定位準(zhǔn)確度高。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供用于無(wú)軌導(dǎo)航agv的視覺(jué)定位方法以及裝置和系統(tǒng)。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：用于無(wú)軌導(dǎo)航agv的視覺(jué)定位方法，所述方法包括：

獲取圖像數(shù)據(jù)；

對(duì)所述圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)自適應(yīng)二值化處理，獲取二值化圖像；

矯正或掃描所述二值化圖像，檢測(cè)所述二值化圖像內(nèi)的輪廓，存儲(chǔ)所述輪廓；

剔除存儲(chǔ)的所述輪廓中不符合要求的輪廓；

提取符合要求的輪廓的特征以及質(zhì)心；

獲取具體的位置信息。

其進(jìn)一步技術(shù)方案為：對(duì)所述圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)自適應(yīng)二值化處理的步驟，包括以下具體步驟：

統(tǒng)計(jì)所述圖像數(shù)據(jù)的灰度值；

在本幀圖像輸出完畢后，獲取平均閾值；

在下一幀圖像到來(lái)時(shí)，采用本幀圖像獲取的所述平均閾值進(jìn)行二值化處理。

其進(jìn)一步技術(shù)方案為：矯正或掃描所述二值化圖像，檢測(cè)所述二值化圖像內(nèi)的輪廓，存儲(chǔ)所述輪廓的步驟，包括以下具體步驟：

從二值化圖像的左上角進(jìn)行遍歷；

判斷是否檢測(cè)到有0以及1跳變；

若檢測(cè)到有0以及1跳變，記錄跳變的像素點(diǎn)的坐標(biāo)，以所述像素點(diǎn)逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)查找1像素點(diǎn)，對(duì)1像素點(diǎn)進(jìn)行記錄標(biāo)記，并繼續(xù)查找1像素點(diǎn)，直至所述像素的周圍不存在大于1的像素點(diǎn)；

繼續(xù)遍歷像素點(diǎn)繼續(xù)遍歷，直到遍歷完整幅二值化圖像為止。

其進(jìn)一步技術(shù)方案為：獲取具體的位置信息的步驟，包括以下具體步驟：

根據(jù)質(zhì)心和所述輪廓的頂點(diǎn)獲取偏轉(zhuǎn)角度；

提取所述輪廓內(nèi)的二維碼信息，對(duì)所述二維碼進(jìn)行譯碼處理，獲取二維碼的相對(duì)位置；

根據(jù)所述輪廓內(nèi)的角點(diǎn)計(jì)算相對(duì)坐標(biāo)；

輸出譯碼信息、相對(duì)坐標(biāo)信息以及相對(duì)偏轉(zhuǎn)角度信息。

其進(jìn)一步技術(shù)方案為：根據(jù)質(zhì)心和所述輪廓的頂點(diǎn)獲取偏轉(zhuǎn)角度的步驟，包括以下具體步驟：

計(jì)算所述輪廓的左上角的角點(diǎn)以及其對(duì)角點(diǎn)，計(jì)算左上角的角點(diǎn)反正切值和右上角的角點(diǎn)反正切值；

根據(jù)所述質(zhì)心以及左上角的角點(diǎn)反正切值和右上角的角點(diǎn)反正切值，獲取偏轉(zhuǎn)角度信息。

其進(jìn)一步技術(shù)方案為：提取所述輪廓內(nèi)的二維碼信息，對(duì)所述二維碼進(jìn)行譯碼處理，獲取二維碼的相對(duì)位置的步驟，包括以下具體步驟：

獲取二維碼四個(gè)角點(diǎn)的坐標(biāo)；

根據(jù)四個(gè)角點(diǎn)的坐標(biāo)計(jì)算中心點(diǎn)的坐標(biāo)；

對(duì)比所述中心點(diǎn)的坐標(biāo)以及所述二值化圖像的中心點(diǎn)的坐標(biāo)，獲取二維碼相對(duì)位置信息；

對(duì)符合要求的輪廓范圍內(nèi)的圖像進(jìn)行提取采樣，輸出符合要求的輪廓內(nèi)的碼信息；

對(duì)所述碼信息進(jìn)行解碼處理，根據(jù)碼的大小規(guī)則把bit碼轉(zhuǎn)換為字節(jié)碼；

對(duì)轉(zhuǎn)換好的字節(jié)碼進(jìn)行rs譯碼操作，進(jìn)行糾錯(cuò)。

其進(jìn)一步技術(shù)方案為：所述對(duì)轉(zhuǎn)換好的字節(jié)碼進(jìn)行rs譯碼操作，進(jìn)行糾錯(cuò)的步驟之后，還包括：

判斷提取的碼信息是否存在錯(cuò)誤；

若存在錯(cuò)誤，則判斷所述錯(cuò)誤是否在糾錯(cuò)范圍內(nèi)；

若所述錯(cuò)誤在糾錯(cuò)范圍內(nèi)，則輸出糾錯(cuò)的碼信息；

若所述錯(cuò)誤不在糾錯(cuò)范圍內(nèi)，則輸出報(bào)錯(cuò)信息，并返回所述對(duì)符合要求的輪廓范圍內(nèi)的圖像進(jìn)行提取采樣步驟；

若不存在錯(cuò)誤，則直接輸出碼信息。

本發(fā)明還提供了用于無(wú)軌導(dǎo)航agv的視覺(jué)定位裝置，包括圖像傳感器、存儲(chǔ)器以及處理器，所述圖像傳感器以及所述存儲(chǔ)器分別與所述處理器連接，圖像傳感器獲取圖像數(shù)據(jù)后，傳輸至處理器進(jìn)行處理，處理器將處理后的數(shù)據(jù)傳輸至存儲(chǔ)器存儲(chǔ)。

本發(fā)明還提供了用于無(wú)軌導(dǎo)航agv的視覺(jué)定位系統(tǒng)，包括圖像獲取單元、二值化單元、存儲(chǔ)單元、剔除單元、提取單元以及位置獲取單元；

所述圖像獲取單元，用于獲取圖像數(shù)據(jù)；

所述二值化單元，用于對(duì)所述圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)自適應(yīng)二值化處理，獲取二值化圖像；

所述存儲(chǔ)單元，用于矯正或掃描所述二值化圖像，檢測(cè)所述二值化圖像內(nèi)的輪廓，存儲(chǔ)所述輪廓；

所述剔除單元，用于剔除存儲(chǔ)的所述輪廓中不符合要求的輪廓；

所述提取單元，用于提取符合要求的輪廓的特征以及質(zhì)心；

所述位置獲取單元，用于獲取具體的位置信息。

其進(jìn)一步技術(shù)方案為：所述二值化單元包括灰度值統(tǒng)計(jì)模塊、平均閾值獲取模塊以及處理模塊；

所述灰度值統(tǒng)計(jì)模塊，用于統(tǒng)計(jì)所述圖像數(shù)據(jù)的灰度值；

所述平均閾值獲取模塊，用于在本幀圖像輸出完畢后，獲取平均閾值；

所述處理模塊，用于在下一幀圖像到來(lái)時(shí)，采用本幀圖像獲取的所述平均閾值進(jìn)行二值化處理。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的有益效果是：本發(fā)明的用于無(wú)軌導(dǎo)航agv的視覺(jué)定位方法，通過(guò)圖像傳感器獲取圖像信息，提取標(biāo)簽信息，并輸出給agv相應(yīng)的坐標(biāo)、角度、標(biāo)簽信息，agv通過(guò)提供的信息進(jìn)行定位，采用二值化處理方法對(duì)圖像進(jìn)行二值化處理，在求平均閾值時(shí)采用全局求均值的方法，二值化后圖像輪廓比較少，加快了后期處理輪廓的速度，通過(guò)邏輯方式處理二維碼的解碼，節(jié)省了反應(yīng)時(shí)間，采用zynq作為處理的平臺(tái)，處理更加靈活，性能速度更快，實(shí)現(xiàn)定位處理過(guò)程更加靈活，效率高，定位準(zhǔn)確度高。

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明具體實(shí)施例提供的用于無(wú)軌導(dǎo)航agv的視覺(jué)定位方法的流程圖；

圖2為本發(fā)明具體實(shí)施例提供的對(duì)圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)自適應(yīng)二值化處理的具體流程圖；

圖3為本發(fā)明具體實(shí)施例提供的檢測(cè)二值化圖像內(nèi)的輪廓的具體流程圖；

圖4為本發(fā)明具體實(shí)施例提供的獲取具體的位置信息的具體流程圖；

圖5為本發(fā)明具體實(shí)施例提供的根據(jù)質(zhì)心和輪廓的頂點(diǎn)獲取偏轉(zhuǎn)角度的具體流程圖；

圖6為本發(fā)明具體實(shí)施例提供的獲取二維碼的相對(duì)位置的具體流程圖；

圖7為本發(fā)明具體實(shí)施例提供的用于無(wú)軌導(dǎo)航agv的視覺(jué)定位裝置的結(jié)構(gòu)框圖；

圖8為本發(fā)明具體實(shí)施例提供的用于無(wú)軌導(dǎo)航agv的視覺(jué)定位系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖；

圖9為本發(fā)明具體實(shí)施例提供的二值化單元的結(jié)構(gòu)框圖；

圖10為本發(fā)明具體實(shí)施例提供的存儲(chǔ)單元的結(jié)構(gòu)框圖；

圖11為本發(fā)明具體實(shí)施例提供的位置獲取單元的結(jié)構(gòu)框圖；

圖12為本發(fā)明具體實(shí)施例提供的偏轉(zhuǎn)角度獲取模塊的結(jié)構(gòu)框圖；

圖13為本發(fā)明具體實(shí)施例提供的二維碼獲取模塊的結(jié)構(gòu)框圖。

具體實(shí)施方式

為了更充分理解本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容，下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)一步介紹和說(shuō)明，但不局限于此。

如圖1～13所示的具體實(shí)施例，本實(shí)施例提供的用于無(wú)軌導(dǎo)航agv的視覺(jué)定位方法，可以運(yùn)用在物流機(jī)器人無(wú)軌視覺(jué)定位過(guò)程中，實(shí)現(xiàn)定位處理過(guò)程更加靈活，效率高，定位準(zhǔn)確度高。

如圖1所示，是本實(shí)施例提供的用于無(wú)軌導(dǎo)航agv的視覺(jué)定位方法，該方法包括：

s1、獲取圖像數(shù)據(jù)；

s2、對(duì)所述圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)自適應(yīng)二值化處理，獲取二值化圖像；

s3、矯正或掃描所述二值化圖像，檢測(cè)所述二值化圖像內(nèi)的輪廓，存儲(chǔ)所述輪廓；

s4、剔除存儲(chǔ)的所述輪廓中不符合要求的輪廓；

s5、提取符合要求的輪廓的特征以及質(zhì)心；

s6、獲取具體的位置信息。

對(duì)于上述的s1步驟，在邏輯部分編寫圖像傳感器驅(qū)動(dòng)，配置相應(yīng)寄存器，配置成符合圖像條件的狀態(tài)，利用圖像傳感器獲取圖像數(shù)據(jù)。

更進(jìn)一步的，對(duì)于s2、對(duì)所述圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)自適應(yīng)二值化處理，獲取二值化圖像，具體包括以下步驟：

s21、統(tǒng)計(jì)所述圖像數(shù)據(jù)的灰度值；

s22、在本幀圖像輸出完畢后，獲取平均閾值；

s23、在下一幀圖像到來(lái)時(shí)，采用本幀圖像獲取的所述平均閾值進(jìn)行二值化處理。

圖像的二值化就是將圖像上的像素點(diǎn)的灰度值設(shè)置為0或255，這樣將使整個(gè)圖像呈現(xiàn)出明顯的黑白效果。在數(shù)字圖像處理中，二值圖像占有非常重要的地位，圖像的二值化使圖像中數(shù)據(jù)量大為減少，從而能凸顯出目標(biāo)的輪廓。

二值化目的是把灰度圖像轉(zhuǎn)換為黑白兩種顏色的圖像，根據(jù)閾值求取。目前可用arm/dsp/fpga/pc等平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)，相比來(lái)說(shuō)在fpga上實(shí)現(xiàn)相對(duì)較快，可以近似流水實(shí)現(xiàn)。在fpga上實(shí)現(xiàn)有很多種方法，有經(jīng)典的大津算法、大津改進(jìn)算法、局部大津算法等。采用平均閾值的二值化，實(shí)現(xiàn)流水操作，傳感器采集的數(shù)據(jù)直接轉(zhuǎn)換為二值化圖像，不需要存儲(chǔ)，而且實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)閾值?？梢赃\(yùn)用在物流搬運(yùn)機(jī)器人(agv)上，應(yīng)用環(huán)境比較固定，主要是在機(jī)器人底部用于標(biāo)簽識(shí)別，頂部用于物料識(shí)別，而且圖像傳感器周圍有光源照射，所以環(huán)境變動(dòng)比較慢。在這個(gè)前提下提出實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)閥值，將上一幀的閾值當(dāng)作本次的閾值進(jìn)行二值化處理。

對(duì)于s22步驟，在求平均閾值時(shí)采用全局求均值的方法，這種求閾值的方法相對(duì)局部算法和大津算法相比，二值化后圖像輪廓比較少，加快了后期處理輪廓的速度。

更進(jìn)一步的，s3步驟，矯正或掃描所述二值化圖像，檢測(cè)所述二值化圖像內(nèi)的輪廓，存儲(chǔ)所述輪廓的步驟，包括以下具體步驟：

s31、從二值化圖像的左上角進(jìn)行遍歷；

s32、判斷是否檢測(cè)到有0以及1跳變；

s33、若檢測(cè)到有0以及1跳變，記錄跳變的像素點(diǎn)的坐標(biāo)，以所述像素點(diǎn)逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)查找1像素點(diǎn)，對(duì)1像素點(diǎn)進(jìn)行記錄標(biāo)記，并繼續(xù)查找1像素點(diǎn)，直至所述像素的周圍不存在大于1的像素點(diǎn)；

s34、繼續(xù)遍歷像素點(diǎn)繼續(xù)遍歷，直到遍歷完整幅二值化圖像為止。

s35、若沒(méi)有檢測(cè)到有0以及1跳變，則進(jìn)入結(jié)束步驟。

s31步驟，從二值化圖像的左上角進(jìn)行遍歷，在本實(shí)施例中，是從左上角開(kāi)始遍歷，所謂遍歷(traversal)，是指沿著某條搜索路線，依次對(duì)樹(shù)中每個(gè)結(jié)點(diǎn)均做一次且僅做一次訪問(wèn)，另外，于其他實(shí)施例，還可以從右上角等其他角點(diǎn)開(kāi)始遍歷，直至整幅二值化圖像都完成遍歷。

對(duì)于s33步驟，于其他實(shí)施例，還可以以像素點(diǎn)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)查找1像素點(diǎn)，根據(jù)具體實(shí)際情況而定。

s4步驟，剔除存儲(chǔ)的所述輪廓中不符合要求的輪廓，主要是為了留下符合要求的輪廓，以便于提取符合要求的輪廓的特征和質(zhì)心。

s5步驟，提取符合要求的輪廓的特征和質(zhì)心，由于datamatrix碼有兩個(gè)直線邊，剩下兩個(gè)邊是1、0交替出現(xiàn)的，可以通過(guò)測(cè)量質(zhì)心和角點(diǎn)的距離確定距離最近的點(diǎn)為datamatrix碼l邊的角點(diǎn)。

更進(jìn)一步的，s6步驟，獲取具體的位置信息的步驟，包括以下具體步驟：

s61、根據(jù)質(zhì)心和所述輪廓的頂點(diǎn)獲取偏轉(zhuǎn)角度；

s62、提取所述輪廓內(nèi)的二維碼信息，對(duì)所述二維碼進(jìn)行譯碼處理，獲取二維碼的相對(duì)位置；

s63、根據(jù)所述輪廓內(nèi)的角點(diǎn)計(jì)算相對(duì)坐標(biāo)；

s64、輸出譯碼信息、相對(duì)坐標(biāo)信息以及相對(duì)偏轉(zhuǎn)角度信息。

對(duì)于上述s61步驟，根據(jù)質(zhì)心和所述輪廓的頂點(diǎn)獲取偏轉(zhuǎn)角度的步驟，包括以下具體步驟：

s611、計(jì)算所述輪廓的左上角的角點(diǎn)以及其對(duì)角點(diǎn)，計(jì)算左上角的角點(diǎn)反正切值和右上角的角點(diǎn)反正切值；

s612、根據(jù)所述質(zhì)心以及左上角的角點(diǎn)反正切值和右上角的角點(diǎn)反正切值，獲取偏轉(zhuǎn)角度信息。

對(duì)于s62步驟，提取所述輪廓內(nèi)的二維碼信息，對(duì)所述二維碼進(jìn)行譯碼處理，獲取二維碼的相對(duì)位置的步驟，包括以下具體步驟：

s621、獲取二維碼四個(gè)角點(diǎn)的坐標(biāo)；

s622、根據(jù)四個(gè)角點(diǎn)的坐標(biāo)計(jì)算中心點(diǎn)的坐標(biāo)；

s623、對(duì)比所述中心點(diǎn)的坐標(biāo)以及所述二值化圖像的中心點(diǎn)的坐標(biāo)，獲取二維碼相對(duì)位置信息；

s624、對(duì)符合要求的輪廓范圍內(nèi)的圖像進(jìn)行提取采樣，輸出符合要求的輪廓內(nèi)的碼信息；

s625、對(duì)所述碼信息進(jìn)行解碼處理，根據(jù)碼的大小規(guī)則把bit碼轉(zhuǎn)換為字節(jié)碼；

s626、對(duì)轉(zhuǎn)換好的字節(jié)碼進(jìn)行rs譯碼操作，進(jìn)行糾錯(cuò)；

s627、判斷提取的碼信息是否存在錯(cuò)誤；

s628、若存在錯(cuò)誤，則判斷所述錯(cuò)誤是否在糾錯(cuò)范圍內(nèi)；

s629、若所述錯(cuò)誤在糾錯(cuò)范圍內(nèi)，則輸出糾錯(cuò)的碼信息；

s630、若所述錯(cuò)誤不在糾錯(cuò)范圍內(nèi)，則輸出報(bào)錯(cuò)信息，并返回s624步驟；

s631、若不存在錯(cuò)誤，則直接輸出碼信息。

對(duì)于s624步驟，對(duì)符合要求的輪廓范圍內(nèi)的圖像進(jìn)行提取采樣，輸出符合要求的輪廓內(nèi)的碼信息，獲取的碼信息會(huì)輸送至fpga處理器的邏輯部分，fpga處理器的邏輯部分接收到碼信息之后會(huì)進(jìn)行解碼處理。

上述的s621步驟至s631步驟的二維碼解碼放在fpga處理器的邏輯(pl)部分實(shí)現(xiàn)，通過(guò)邏輯方式實(shí)現(xiàn)比傳統(tǒng)的通過(guò)arm或dsp實(shí)現(xiàn)更快，節(jié)省了反應(yīng)時(shí)間。

另外，上述的用于無(wú)軌導(dǎo)航agv的視覺(jué)定位方法采用了可擴(kuò)展處理平臺(tái)zynq作為處理的平臺(tái)，相對(duì)于傳統(tǒng)的fpga或dsp處理更加靈活，性能速度更快。

上述的用于無(wú)軌導(dǎo)航agv的視覺(jué)定位方法，通過(guò)圖像傳感器獲取圖像信息，提取標(biāo)簽信息，并輸出給agv相應(yīng)的坐標(biāo)、角度、標(biāo)簽信息，agv通過(guò)提供的信息進(jìn)行定位，采用二值化處理方法對(duì)圖像進(jìn)行二值化處理，在求平均閾值時(shí)采用全局求均值的方法，二值化后圖像輪廓比較少，加快了后期處理輪廓的速度，通過(guò)邏輯方式處理二維碼的解碼，節(jié)省了反應(yīng)時(shí)間，采用zynq作為處理的平臺(tái)，處理更加靈活，性能速度更快，實(shí)現(xiàn)定位處理過(guò)程更加靈活，效率高，定位準(zhǔn)確度高。

如圖7所示，本實(shí)施例還提供了用于無(wú)軌導(dǎo)航agv的視覺(jué)定位裝置，包括圖像傳感器、存儲(chǔ)器以及處理器，所述圖像傳感器以及所述存儲(chǔ)器分別與所述處理器連接，圖像傳感器獲取圖像數(shù)據(jù)后，傳輸至處理器進(jìn)行處理，處理器將處理后的數(shù)據(jù)傳輸至存儲(chǔ)器存儲(chǔ)。

上述的存儲(chǔ)器為ddr存儲(chǔ)器，處理器為fpga。

如圖8所示，本實(shí)施例還提供了用于無(wú)軌導(dǎo)航agv的視覺(jué)定位系統(tǒng)，包括圖像獲取單元1、二值化單元2、存儲(chǔ)單元3、剔除單元4、提取單元5以及位置獲取單元6。

圖像獲取單元1，用于獲取圖像數(shù)據(jù)。

二值化單元2，用于對(duì)所述圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)自適應(yīng)二值化處理，獲取二值化圖像。

存儲(chǔ)單元3，用于矯正或掃描所述二值化圖像，檢測(cè)所述二值化圖像內(nèi)的輪廓，存儲(chǔ)所述輪廓。

剔除單元4，用于剔除存儲(chǔ)的所述輪廓中不符合要求的輪廓。

提取單元5，用于提取符合要求的輪廓的特征以及質(zhì)心。

位置獲取單元6，用于獲取具體的位置信息。

在邏輯部分編寫圖像傳感器驅(qū)動(dòng)，配置相應(yīng)寄存器，配置成符合圖像條件的狀態(tài)，利用圖像獲取單元1(即圖像傳感器)獲取圖像數(shù)據(jù)。

更進(jìn)一步的，上述的二值化單元2包括灰度值統(tǒng)計(jì)模塊21、平均閾值獲取模塊22以及處理模塊23。

灰度值統(tǒng)計(jì)模塊21，用于統(tǒng)計(jì)所述圖像數(shù)據(jù)的灰度值。

平均閾值獲取模塊22，用于在本幀圖像輸出完畢后，獲取平均閾值。

處理模塊23，用于在下一幀圖像到來(lái)時(shí)，采用本幀圖像獲取的所述平均閾值進(jìn)行二值化處理。

圖像的二值化就是將圖像上的像素點(diǎn)的灰度值設(shè)置為0或255，這樣將使整個(gè)圖像呈現(xiàn)出明顯的黑白效果。在數(shù)字圖像處理中，二值圖像占有非常重要的地位，圖像的二值化使圖像中數(shù)據(jù)量大為減少，從而能凸顯出目標(biāo)的輪廓。

二值化單元2對(duì)圖像進(jìn)行二值化目的是把灰度圖像轉(zhuǎn)換為黑白兩種顏色的圖像，根據(jù)閾值求取。目前可用arm/dsp/fpga/pc等平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)，相比來(lái)說(shuō)在fpga上實(shí)現(xiàn)相對(duì)較快，可以近似流水實(shí)現(xiàn)。在fpga上實(shí)現(xiàn)有很多種方法，有經(jīng)典的大津算法、大津改進(jìn)算法、局部大津算法等。采用平均閾值的二值化，實(shí)現(xiàn)流水操作，傳感器采集的數(shù)據(jù)直接轉(zhuǎn)換為二值化圖像，不需要存儲(chǔ)，而且實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)閾值。可以運(yùn)用在物流搬運(yùn)機(jī)器人(agv)上，應(yīng)用環(huán)境比較固定，主要是在機(jī)器人底部用于標(biāo)簽識(shí)別，頂部用于物料識(shí)別，而且圖像傳感器周圍有光源照射，所以環(huán)境變動(dòng)比較慢。在這個(gè)前提下提出實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)閥值，將上一幀的閾值當(dāng)作本次的閾值進(jìn)行二值化處理。

平均閾值獲取模塊22在求平均閾值時(shí)采用全局求均值的方法，這種求閾值的方法相對(duì)局部算法和大津算法相比，二值化后圖像輪廓比較少，加快了后期處理輪廓的速度。

上述的存儲(chǔ)單元3包括遍歷模塊31以及判斷模塊32；其中，遍歷模塊31用于從二值化圖像的左上角進(jìn)行遍歷；判斷模塊32用于判斷是否檢測(cè)到有0以及1跳變；若檢測(cè)到有0以及1跳變，記錄跳變的像素點(diǎn)的坐標(biāo)，以所述像素點(diǎn)逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)查找1像素點(diǎn)，對(duì)1像素點(diǎn)進(jìn)行記錄標(biāo)記，并繼續(xù)查找1像素點(diǎn)，直至所述像素的周圍不存在大于1的像素點(diǎn)；繼續(xù)遍歷像素點(diǎn)繼續(xù)遍歷，直到遍歷完整幅二值化圖像為止。若沒(méi)有檢測(cè)到有0以及1跳變，則進(jìn)入結(jié)束步驟。

在本實(shí)施例中，遍歷模塊31是從左上角開(kāi)始遍歷，所謂遍歷(traversal)，是指沿著某條搜索路線，依次對(duì)樹(shù)中每個(gè)結(jié)點(diǎn)均做一次且僅做一次訪問(wèn)，另外，于其他實(shí)施例，還可以從右上角等其他角點(diǎn)開(kāi)始遍歷，直至整幅二值化圖像都完成遍歷。

剔除單元4剔除存儲(chǔ)的所述輪廓中不符合要求的輪廓，主要是為了留下符合要求的輪廓，以便于提取符合要求的輪廓的特征和質(zhì)心。

提取單元5提取符合要求的輪廓的特征和質(zhì)心，由于datamatrix碼有兩個(gè)直線邊，剩下兩個(gè)邊是1、0交替出現(xiàn)的，可以通過(guò)測(cè)量質(zhì)心和角點(diǎn)的距離確定距離最近的點(diǎn)為datamatrix碼l邊的角點(diǎn)。

更進(jìn)一步的，位置獲取單元6包括偏轉(zhuǎn)角度獲取模塊61、二維碼獲取模塊62、角點(diǎn)計(jì)算模塊63以及輸出模塊64。

偏轉(zhuǎn)角度獲取模塊61，用于根據(jù)質(zhì)心和所述輪廓的頂點(diǎn)獲取偏轉(zhuǎn)角度。

二維碼獲取模塊62，用于提取所述輪廓內(nèi)的二維碼信息，對(duì)所述二維碼進(jìn)行譯碼處理，獲取二維碼的相對(duì)位置。

角點(diǎn)計(jì)算模塊63，用于根據(jù)所述輪廓內(nèi)的角點(diǎn)計(jì)算相對(duì)坐標(biāo)。

輸出模塊64，用于輸出譯碼信息、相對(duì)坐標(biāo)信息以及相對(duì)偏轉(zhuǎn)角度信息。

對(duì)于上述的偏轉(zhuǎn)角度獲取模塊61，其包括計(jì)算子模塊611以及信息獲取子模塊612。

計(jì)算子模塊611，用于計(jì)算所述輪廓的左上角的角點(diǎn)以及其對(duì)角點(diǎn)，計(jì)算左上角的角點(diǎn)反正切值和右上角的角點(diǎn)反正切值；

信息獲取子模塊612，用于根據(jù)所述質(zhì)心以及左上角的角點(diǎn)反正切值和右上角的角點(diǎn)反正切值，獲取偏轉(zhuǎn)角度信息。

對(duì)于二維碼獲取模塊62包括角點(diǎn)坐標(biāo)獲取子模塊621、中心點(diǎn)坐標(biāo)計(jì)算子模塊622、相對(duì)位置獲取子模塊623、碼信息輸出子模塊624、解碼處理子模塊625、譯碼子模塊626以及錯(cuò)誤判斷子模塊627。

角點(diǎn)坐標(biāo)獲取子模塊621，用于獲取二維碼四個(gè)角點(diǎn)的坐標(biāo)。

中心點(diǎn)坐標(biāo)計(jì)算子模塊622，用于根據(jù)四個(gè)角點(diǎn)的坐標(biāo)計(jì)算中心點(diǎn)的坐標(biāo)。

相對(duì)位置獲取子模塊623，用于對(duì)比所述中心點(diǎn)的坐標(biāo)以及所述二值化圖像的中心點(diǎn)的坐標(biāo)，獲取二維碼相對(duì)位置信息。

碼信息輸出子模塊624，用于對(duì)符合要求的輪廓范圍內(nèi)的圖像進(jìn)行提取采樣，輸出符合要求的輪廓內(nèi)的碼信息。

解碼處理子模塊625，用于對(duì)所述碼信息進(jìn)行解碼處理，根據(jù)碼的大小規(guī)則把bit碼轉(zhuǎn)換為字節(jié)碼。

譯碼子模塊626，用于對(duì)轉(zhuǎn)換好的字節(jié)碼進(jìn)行rs譯碼操作，進(jìn)行糾錯(cuò)；

錯(cuò)誤判斷子模塊627，用于判斷提取的碼信息是否存在錯(cuò)誤；若存在錯(cuò)誤，則判斷所述錯(cuò)誤是否在糾錯(cuò)范圍內(nèi)；若所述錯(cuò)誤在糾錯(cuò)范圍內(nèi)，則輸出糾錯(cuò)的碼信息；若所述錯(cuò)誤不在糾錯(cuò)范圍內(nèi)，則輸出報(bào)錯(cuò)信息，并返回對(duì)符合要求的輪廓范圍內(nèi)的圖像進(jìn)行提取采樣；若不存在錯(cuò)誤，則直接輸出碼信息。

上述的碼信息輸出子模塊624對(duì)符合要求的輪廓范圍內(nèi)的圖像進(jìn)行提取采樣，輸出符合要求的輪廓內(nèi)的碼信息，獲取的碼信息會(huì)輸送至fpga處理器的邏輯部分，fpga處理器的邏輯部分接收到碼信息之后會(huì)進(jìn)行解碼處理。

二維碼獲取模塊62所做的操作，主要放在fpga處理器的邏輯(pl)部分實(shí)現(xiàn)，通過(guò)邏輯方式實(shí)現(xiàn)比傳統(tǒng)的通過(guò)arm或dsp實(shí)現(xiàn)更快，節(jié)省了反應(yīng)時(shí)間。

另外，上述的用于無(wú)軌導(dǎo)航agv的視覺(jué)定位系統(tǒng)采用了可擴(kuò)展處理平臺(tái)zynq作為處理的平臺(tái)，相對(duì)于傳統(tǒng)的fpga或dsp處理更加靈活，性能速度更快。

上述的用于無(wú)軌導(dǎo)航agv的視覺(jué)定位系統(tǒng)，通過(guò)圖像獲取單元1獲取圖像信息，提取標(biāo)簽信息，并輸出給agv相應(yīng)的坐標(biāo)、角度、標(biāo)簽信息，agv通過(guò)提供的信息進(jìn)行定位，二值話單元采用二值化處理方法對(duì)圖像進(jìn)行二值化處理，在求平均閾值時(shí)采用全局求均值的方法，二值化后圖像輪廓比較少，加快了后期處理輪廓的速度，通過(guò)邏輯方式處理二維碼的解碼，節(jié)省了反應(yīng)時(shí)間，采用zynq作為處理的平臺(tái)，處理更加靈活，性能速度更快，實(shí)現(xiàn)定位處理過(guò)程更加靈活，效率高，定位準(zhǔn)確度高。

上述僅以實(shí)施例來(lái)進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容，以便于讀者更容易理解，但不代表本發(fā)明的實(shí)施方式僅限于此，任何依本發(fā)明所做的技術(shù)延伸或再創(chuàng)造，均受本發(fā)明的保護(hù)。本發(fā)明的保護(hù)范圍以權(quán)利要求書為準(zhǔn)。