本發(fā)明屬于掃地機(jī)器人，尤其涉及一種圖像控制吸塵功率掃地機(jī)器人及控制方法。

背景技術(shù)：

目前掃地機(jī)器人掃地機(jī)越來(lái)越多的進(jìn)入家庭生活之中，掃地機(jī)器人的智能化程度也越來(lái)越高。掃地機(jī)器人的一個(gè)重要的功能就是清掃家里的垃圾，并將垃圾收集到它的集塵盒中。為了使收到機(jī)器人靈活的行走和工作，目前的掃地機(jī)器人一般都采用充電電池供電，掃地機(jī)器人面對(duì)的一個(gè)主要技術(shù)障礙就是其電池的續(xù)航能力。掃地機(jī)器人的吸塵器電機(jī)是其主要的耗電部件，通常，為了使掃地機(jī)器人獲得最佳的清理效果，用戶將掃地機(jī)器人的吸力一般都是被設(shè)定為最高檔，從而通過(guò)所產(chǎn)生的大幅度負(fù)壓吸力以將待清理面上的垃圾吸入至集塵盒中。然而，當(dāng)待清理面上的灰塵量較少時(shí)，雖然大幅度吸力可以徹底清除待清理面上的灰塵，卻導(dǎo)致吸力與灰塵量之間的不匹配，造成了電量的浪費(fèi)，縮短了掃地機(jī)器人的續(xù)航時(shí)間。解決上述問(wèn)題的途徑之一就是使掃地機(jī)器人能夠辨別工作面的塵粒，進(jìn)而根據(jù)工作面的情況隨機(jī)地調(diào)整吸塵電機(jī)的功率。但現(xiàn)有的人工智能和圖像識(shí)別系統(tǒng)或不具備此種識(shí)別功能，或因系統(tǒng)過(guò)于復(fù)雜、成本過(guò)高而不適合應(yīng)用于掃地機(jī)器人。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提出一種圖像控制吸塵功率掃地機(jī)器人及控制方法的技術(shù)方案，提供一種適合應(yīng)用于掃地機(jī)器人的智能控制系統(tǒng)，提高掃地機(jī)器人的續(xù)航能力。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種圖像控制吸塵功率掃地機(jī)器人，所述掃地機(jī)器人在工作面行走、并采用吸塵方式進(jìn)行工作面的清掃，所述掃地機(jī)器人設(shè)有吸塵電機(jī)；在所述掃地機(jī)器人前沿設(shè)有攝像頭，所述攝像頭是拍攝所述掃地機(jī)器人行進(jìn)前方工作面圖像的攝像頭；所述掃地機(jī)器人設(shè)有控制器，所述控制器是接收所述攝像頭拍攝的圖像并進(jìn)行圖像處理的控制器，所述控制器還是控制所述吸塵電機(jī)輸出功率的控制器。

更進(jìn)一步，所述攝像頭距所述工作面的高度是所述掃地機(jī)器人清掃寬度的0.2倍～0.3倍，所述攝像頭設(shè)有15°向下的傾角。

更進(jìn)一步，所述攝像頭的取景角度不小于85°。

更進(jìn)一步，在所述掃地機(jī)器人的前沿設(shè)有工作面照燈，所述工作面照燈設(shè)置在所述攝像頭的下方。

更進(jìn)一步，所述工作面照燈的寬度對(duì)應(yīng)于所述掃地機(jī)器人的寬度,所述工作面照燈的中心高于所述工作面的距離不大于18mm。

一種圖像控制吸塵功率掃地機(jī)器人的控制方法，所述掃地機(jī)器人在工作面行走、并采用吸塵方式進(jìn)行工作面的清掃，所述掃地機(jī)器人設(shè)有攝像頭，所述掃地機(jī)器人還設(shè)有控制吸塵電機(jī)輸出功率的控制器；所述方法包括：

步驟一：所述掃地機(jī)器人獲取所述工作面潔凈狀態(tài)的圖像；

步驟二：在所述掃地機(jī)器人進(jìn)行工作面清掃時(shí)，所述攝像頭拍攝所述掃地機(jī)器人行走前方的工作面的圖像；

步驟三：所述控制器比較所述潔凈參考圖像和所述工作圖像，根據(jù)所述潔凈參考圖像與所述工作圖像的差異程度控制所述吸塵電機(jī)的輸出功率。

更進(jìn)一步，在步驟一中，所述潔凈參考圖像中工作面的寬度對(duì)應(yīng)于所述掃地機(jī)器人的寬度，所述潔凈參考圖像中工作面的長(zhǎng)度為其寬度的1倍～1.5倍；在步驟三中，所述控制器根據(jù)所述工作圖像按照固定的間隔生成對(duì)比圖像，所述對(duì)比圖像是與所述潔凈參考圖像像素相同、存儲(chǔ)格式相同的圖像。

更進(jìn)一步，所述潔凈參考圖像是存儲(chǔ)格式為256級(jí)的灰度圖像，所述控制器生成對(duì)比圖像的間隔為所述潔凈參考圖像長(zhǎng)度的1/3。

更進(jìn)一步，步驟一中的方法包括：

a. 在清掃工作開始前，控制器獲得所述潔凈參考圖像的白參考閾值和黑參考閾值，所述白參考閾值的獲得方法是，對(duì)所述潔凈參考圖像進(jìn)行二值化處理，得到最大白閾值，所述最大白閾值是所述二值化處理時(shí)使圖像中的黑色像素小于一個(gè)參考基數(shù)的最大閾值，以最大白閾值減一個(gè)誤差閾值得到所述白參考閾值；所述黑參考閾值的獲得方法是，對(duì)所述潔凈參考圖像進(jìn)行二值化處理，得到最小黑閾值，所述最小閾值是所述二值化處理時(shí)使圖像中的白色像素小于所述參考基數(shù)的最小閾值，以最小閾值加所述誤差閾值得到所述黑參考閾值；

b．計(jì)算出潔凈參考圖像采用所述白參考閾值進(jìn)行二值化處理后圖像中黑色像素的數(shù)量，作為白參考像素?cái)?shù)；計(jì)算出潔凈參考圖像采用所述黑參考閾值進(jìn)行二值化處理后圖像中白色像素的數(shù)量，作為黑參考像素?cái)?shù)；

步驟二中的方法包括：

c．若所述白參考閾值大于識(shí)別下限，控制器對(duì)每個(gè)所述工作圖像以所述白參考閾值進(jìn)行二值化處理，并計(jì)算二值化處理后圖像中黑色像素的數(shù)量，若所述黑色像素的數(shù)量多于所述白參考像素?cái)?shù)的數(shù)量大于所述參考基數(shù)，則控制器控制所述吸塵電機(jī)增加輸出功率；

若所述黑參考閾值小于識(shí)別上限，控制器對(duì)每個(gè)所述工作圖像以所述黑參考閾值進(jìn)行二值化處理，并計(jì)算二值化處理后圖像中白色像素的數(shù)量，若所述白色像素的數(shù)量多于所述黑參考像素?cái)?shù)的數(shù)量大于所述參考基數(shù)，則控制器控制所述吸塵電機(jī)增加輸出功率；

更進(jìn)一步，所述誤差閾值為閾值取值范圍的5%～7.5%；所述參考基數(shù)為圖像像素總數(shù)的0.00004倍～0.00007倍，作為優(yōu)選值，所述參考基數(shù)為圖像像素總數(shù)的0.00005倍；所述識(shí)別下限為整個(gè)閾值取值范圍的27%，所述識(shí)別上限為整個(gè)閾值取值范圍的73%。

本發(fā)明的有益效果是：可對(duì)色調(diào)較為單一的工作面通過(guò)攝影圖像發(fā)現(xiàn)顆粒狀塵粒，并通過(guò)與潔凈工作面的比較，實(shí)現(xiàn)對(duì)掃地機(jī)器人吸塵器電機(jī)功率可控制，可顯著降低掃地機(jī)器人在工作中的耗電量，延長(zhǎng)電池的續(xù)航時(shí)間，還可減少工作噪聲，并延長(zhǎng)掃地機(jī)器人的使用壽命。

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作一詳細(xì)描述。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明圖像控制吸塵功率掃地機(jī)器人的結(jié)構(gòu)圖，也是掃地機(jī)器人在獲取工作面潔凈狀態(tài)圖像的示意圖；

圖2是圖1的水平側(cè)視圖；

圖3是本發(fā)明掃地機(jī)器人在清潔工作面時(shí)獲取對(duì)比圖像的示意圖；

圖4是本發(fā)明工作面潔凈狀態(tài)圖像的樣圖，工作面為淡顏色工作面；

圖5是本發(fā)明工作面對(duì)比圖像的樣圖，工作面為淡顏色工作面；

圖6是圖5進(jìn)行二值化處理后得到的黑白對(duì)比圖像；

圖7是本發(fā)明工作面潔凈狀態(tài)圖像的樣圖，是色調(diào)居中的工作面的樣圖；

圖8是本發(fā)明工作面對(duì)比圖像的樣圖，工作面是色調(diào)居中的工作面；

圖9是圖8以白參考閾值進(jìn)行二值化處理后得到的黑白對(duì)比圖像；

圖10是圖8以黑參考閾值進(jìn)行二值化處理后得到的黑白對(duì)比圖像。

具體實(shí)施方式

如圖1、圖2，一種圖像控制吸塵功率掃地機(jī)器人10，所述掃地機(jī)器人在工作面20行走、并采用吸塵方式進(jìn)行工作面的清掃，所述掃地機(jī)器人設(shè)有吸塵電機(jī)；在所述掃地機(jī)器人前沿設(shè)有攝像頭11，所述攝像頭是拍攝所述掃地機(jī)器人行進(jìn)前方工作面圖像的攝像頭；所述掃地機(jī)器人設(shè)有控制器，所述控制器是接收所述攝像頭拍攝的圖像并進(jìn)行圖像處理的控制器，所述控制器還是控制所述吸塵電機(jī)輸出功率的控制器

所述攝像頭距所述工作面的高度C是所述掃地機(jī)器人清掃寬度的0.2倍～0.3倍，所述攝像頭設(shè)有15°向下的傾角α。

所述攝像頭的取景角度不小于85°。

在所述掃地機(jī)器人的前沿設(shè)有工作面照燈12，所述工作面照燈設(shè)置在所述攝像頭的下方。

所述工作面照燈的寬度對(duì)應(yīng)于所述掃地機(jī)器人的寬度,所述工作面照燈的中心高于所述工作面的距離D不大于18mm。

一種圖像控制吸塵功率掃地機(jī)器人的控制方法，所述掃地機(jī)器人在工作面行走、并采用吸塵方式進(jìn)行工作面的清掃，所述掃地機(jī)器人設(shè)有攝像頭，所述掃地機(jī)器人還設(shè)有控制吸塵電機(jī)輸出功率的控制器；所述方法包括：

步驟一：所述掃地機(jī)器人獲取所述工作面潔凈狀態(tài)的圖像（如圖4 所示）；

步驟二：在所述掃地機(jī)器人進(jìn)行工作面清掃時(shí)，所述攝像頭拍攝所述掃地機(jī)器人行走前方的工作面的圖像；

步驟三：所述控制器比較所述潔凈參考圖像和所述工作圖像，根據(jù)所述潔凈參考圖像與所述工作圖像的差異程度控制所述吸塵電機(jī)的輸出功率。

在步驟一中，所述潔凈參考圖像中工作面的寬度GW對(duì)應(yīng)于所述掃地機(jī)器人的寬度，所述潔凈參考圖像中工作面的長(zhǎng)度GL為其寬度的1倍～1.5倍；在步驟三中，所述控制器根據(jù)所述工作圖像按照固定的間隔生成對(duì)比圖像，所述對(duì)比圖像是與所述潔凈參考圖像像素相同、存儲(chǔ)格式相同的圖像，如圖5所示。

所述潔凈參考圖像是存儲(chǔ)格式為256級(jí)的灰度圖像，所述控制器生成對(duì)比圖像的間隔為所述潔凈參考圖像長(zhǎng)度的1/3。

步驟一中的方法包括：

a. 在清掃工作開始前，控制器獲得所述潔凈參考圖像的白參考閾值和黑參考閾值，所述白參考閾值的獲得方法是，對(duì)所述潔凈參考圖像進(jìn)行二值化處理，得到最大白閾值，所述最大白閾值是所述二值化處理時(shí)使圖像中的黑色像素小于一個(gè)參考基數(shù)的最大閾值，以最大白閾值減一個(gè)誤差閾值得到所述白參考閾值；所述黑參考閾值的獲得方法是，對(duì)所述潔凈參考圖像進(jìn)行二值化處理，得到最小黑閾值，所述最小閾值是所述二值化處理時(shí)使圖像中的白色像素小于所述參考基數(shù)的最小閾值，以最小閾值加所述誤差閾值得到所述黑參考閾值；

b．計(jì)算出潔凈參考圖像采用所述白參考閾值進(jìn)行二值化處理后圖像中黑色像素的數(shù)量，作為白參考像素?cái)?shù)；計(jì)算出潔凈參考圖像采用所述黑參考閾值進(jìn)行二值化處理后圖像中白色像素的數(shù)量，作為黑參考像素?cái)?shù)；

步驟二中的方法包括：

c．若所述白參考閾值大于識(shí)別下限，控制器對(duì)每個(gè)所述工作圖像以所述白參考閾值進(jìn)行二值化處理，并計(jì)算二值化處理后圖像中黑色像素的數(shù)量，若所述黑色像素的數(shù)量多于所述白參考像素?cái)?shù)的數(shù)量大于所述參考基數(shù)，則控制器控制所述吸塵電機(jī)增加輸出功率；

若所述黑參考閾值小于識(shí)別上限，控制器對(duì)每個(gè)所述工作圖像以所述黑參考閾值進(jìn)行二值化處理，并計(jì)算二值化處理后圖像中白色像素的數(shù)量，若所述白色像素的數(shù)量多于所述黑參考像素?cái)?shù)的數(shù)量大于所述參考基數(shù)，則控制器控制所述吸塵電機(jī)增加輸出功率；

所述誤差閾值為閾值取值范圍的5%～7.5%；所述參考基數(shù)為圖像像素總數(shù)的0.00004倍～0.00007倍，作為優(yōu)選值，所述參考基數(shù)為圖像像素總數(shù)的0.00005倍；所述識(shí)別下限為整個(gè)閾值取值范圍的27%，所述識(shí)別上限為整個(gè)閾值取值范圍的73%。

實(shí)施例一：

如圖1、圖2，一種圖像控制吸塵功率掃地機(jī)器人10，掃地機(jī)器人在工作面20行走、并采用吸塵方式進(jìn)行工作面的清掃，掃地機(jī)器人設(shè)有吸塵電機(jī)（圖中未畫出）,吸塵器電機(jī)是可調(diào)節(jié)輸出功率的電機(jī)。掃地機(jī)器人還設(shè)有控制所述吸塵電機(jī)輸出功率的控制器（圖中未畫出）。本實(shí)施例中，掃地機(jī)器人的寬度為300mm，掃地機(jī)器人的長(zhǎng)度為300mm。在掃地機(jī)器人的底面設(shè)有地刷13。掃地機(jī)器人的清掃寬度與掃地機(jī)器人的寬度相同。

在掃地機(jī)器人前沿設(shè)有攝像頭11。為了使攝像頭能夠清晰地獲取機(jī)器人行走前方的工作面的圖像和灰塵的圖像，攝像頭距所述工作面的高度C=65mm，是掃地機(jī)器人清掃寬度的0.22倍，攝像頭設(shè)有15°向下的傾角α。攝像頭的取景角度為85°，攝像頭可以在機(jī)器人行走前方160mm以上的區(qū)域獲取寬度大于300mm的圖像。攝像頭在工作面的取景邊界如圖1中21所示。

為了避免環(huán)境光線對(duì)獲取工作面圖像的影響，在掃地機(jī)器人的前沿設(shè)有工作面照燈12，所述工作面照燈設(shè)置在所述攝像頭的下方。為了使工作面照燈能夠有效、均勻地照亮要被清潔的工作面，工作面照燈是沿水平方向的長(zhǎng)條形的LED燈。工作面照燈的中心高于工作面的距離D=18mm。

實(shí)施例二：

一種圖像控制吸塵功率掃地機(jī)器人的控制方法，所述掃地機(jī)器人是實(shí)施例一所述的圖像控制吸塵功率掃地機(jī)器人10。

掃地機(jī)器人在工作面行走、并采用吸塵方式進(jìn)行工作面的清掃，所述掃地機(jī)器人設(shè)有攝像頭11，掃地機(jī)器人還設(shè)有控制吸塵電機(jī)輸出功率的控制器；控制方法包括：

步驟一：掃地機(jī)器人獲取所述工作面潔凈狀態(tài)的圖像，并作為潔凈參考圖像存儲(chǔ)在所述控制器中。

本實(shí)施例中，潔凈參考圖像中工作面的寬度GW=300mm，等于掃地機(jī)器人的寬度，潔凈參考圖像中工作面的長(zhǎng)度GL=300mm，潔凈參考圖像中的工作面是一個(gè)正方形的區(qū)域，如圖1所示。潔凈參考圖像是存儲(chǔ)格式為256級(jí)的灰度圖像，如圖4所示。與彩色圖像相比較，采用256級(jí)的灰度圖像可以提高圖像的處理速度，節(jié)省圖像的存儲(chǔ)空間。獲取潔凈參考圖像時(shí)，可以由人工清潔出一片潔凈的工作面，然后再由掃地機(jī)器人通過(guò)攝像頭拍攝圖像；也可以由掃地機(jī)器人自行獲取，由掃地機(jī)器人對(duì)一片工作面進(jìn)行兩到三次清潔操作，然后通過(guò)攝像頭拍攝被清潔后的工作面圖像。由于攝像頭是以15°的水平夾角拍攝工作面，潔凈參考圖像的寬度為300mm、高度為78mm，寬度像素為850，高度像素為221，分辨率為72DPI，潔凈參考圖像的前沿與掃地機(jī)器人前沿之間的距離GD=160mm。

然后，控制器進(jìn)一步獲得潔凈參考圖像的白參考閾值和黑參考閾值，本實(shí)施例中的閾值取值范圍是0～255。白參考閾值的獲得方法是，對(duì)潔凈參考圖像進(jìn)行二值化處理，得到最大白閾值，最大白閾值是二值化處理時(shí)使圖像中的黑色像素小于一個(gè)參考基數(shù)的最大閾值。本實(shí)施例中，參考基數(shù)取圖像像素總數(shù)的0.00005倍（萬(wàn)分之0.5），參考基數(shù)為9個(gè)像素。采用試算辦法，以4位步進(jìn)值，當(dāng)閾值為168時(shí)，二值化處理后的圖像中黑色像素?cái)?shù)為63個(gè)；當(dāng)閾值為164時(shí)，二值化處理后的圖像中黑色像素?cái)?shù)為0個(gè)。因此采用164為最大白閾值，以最大白閾值減一個(gè)誤差閾值，本實(shí)施例中，誤差閾值采用閾值取值范圍的5%，誤差閾值為13，得到白參考閾值為151，白參考像素?cái)?shù)為0。

同理，黑參考閾值的獲得方法是，對(duì)潔凈參考圖像進(jìn)行二值化處理，得到最小黑閾值，所述最小閾值是所述二值化處理時(shí)使圖像中的白色像素小于所述參考基數(shù)的最小閾值。本實(shí)施例中，參考基數(shù)為9個(gè)像素。采用試算辦法，以4位步進(jìn)值，當(dāng)閾值為244時(shí)，二值化處理后的圖像中白色像素?cái)?shù)為17個(gè)；當(dāng)閾值為248時(shí)，二值化處理后的圖像中白色像素?cái)?shù)為0個(gè)。因此采用248為最大黑閾值，以最大黑閾值加誤差閾值13，得出黑參考閾值為261，黑參考像素?cái)?shù)0。

步驟二：在掃地機(jī)器人進(jìn)行工作面清掃時(shí)，攝像頭拍攝掃地機(jī)器人行走前方的工作面的圖像，并作為工作圖像傳送至所述控制器。

工作圖像的拍攝位置和獲取方法與潔凈參考圖像相同，即工作圖像中工作面的寬度和長(zhǎng)度均為300mm。控制器根據(jù)工作圖像按照固定的間隔生成對(duì)比圖像，本實(shí)施例中，控制器生成對(duì)比圖像的間隔GS=100mm，是潔凈參考圖像長(zhǎng)度的1/3。即掃地機(jī)器人每向前行走100mm，控制器獲取一幅對(duì)比圖像。對(duì)比圖像是與潔凈參考圖像尺寸相同、分辨率相同、像素相同、存儲(chǔ)格式相同的圖像，如圖5所示。

步驟三：控制器比較潔凈參考圖像和工作圖像，根據(jù)潔凈參考圖像與工作圖像的差異程度控制吸塵電機(jī)的輸出功率。

本實(shí)施例中，識(shí)別下限設(shè)整個(gè)閾值取值范圍的27%，為69，白參考閾值為151，白參考閾值大于識(shí)別下限?？刂破鲗?duì)每個(gè)對(duì)比圖像以白參考閾值進(jìn)行二值化處理。如圖5所示的對(duì)比圖像，采用閾值為151進(jìn)行二值化處理后，得到如圖6所示的黑白對(duì)比圖像，對(duì)比圖像中黑色像素的數(shù)量為281，白參考像素?cái)?shù)為0，黑色像素的數(shù)量多于白參考像素?cái)?shù)的數(shù)量大于參考基數(shù)，可以認(rèn)為在對(duì)應(yīng)的工作面存在較大顆粒的塵粒，則當(dāng)掃地機(jī)器人行走到對(duì)應(yīng)的工作圖像前沿位置時(shí)，控制器控制吸塵電機(jī)增加輸出功率，使吸塵器的氣流增加，將工作面清潔干凈。

識(shí)別上限是整個(gè)閾值取值范圍的73%，為186，由于潔凈參考圖像的黑參考閾值已大于識(shí)別上限，控制器對(duì)對(duì)比圖像以黑參考閾值進(jìn)行二值化處理。

掃地機(jī)器人的吸塵電機(jī)功率應(yīng)滿足對(duì)塵粒的吸取能力，本實(shí)施例的方法是要盡可能有效地發(fā)現(xiàn)塵粒，以特征吸塵器電機(jī)的功率，合理使用電能，延長(zhǎng)電池的續(xù)航時(shí)間，并減少工作噪聲，延長(zhǎng)設(shè)備的使用壽命。

圖像中工作面尺寸的選取關(guān)系到對(duì)圖像的處理結(jié)果。掃地機(jī)器通常的清掃寬度與機(jī)器人本身的寬度相同，在掃地機(jī)器人寬度之外的圖像對(duì)于控制吸塵電機(jī)的功率沒(méi)有意義，還會(huì)影響控制效果。若圖像長(zhǎng)度值（即圖像在掃地機(jī)器人行走方向的尺寸）過(guò)大，由于光照的變化降低圖像的均勻性，而且在一個(gè)較大的范圍內(nèi)可能塵粒只存在于一個(gè)較小區(qū)域，這些因素都會(huì)影響圖像判別的準(zhǔn)確性。若圖像長(zhǎng)度值過(guò)小，其工作面本身通常帶有花紋（或紋理），在不同的圖像中，其工作面本身的花紋就會(huì)使不同時(shí)間獲取的工作面圖像具有較大的差異，也會(huì)影響圖像的處理和分析；而且圖像長(zhǎng)度值過(guò)小還可能引發(fā)吸塵電機(jī)頻繁地變化功率，對(duì)設(shè)備產(chǎn)生不利影響?？刂破魃蓪?duì)比圖像的間隔小于圖像的長(zhǎng)度值，即相鄰兩次獲取的圖像具有重復(fù)，這樣可以提高發(fā)現(xiàn)塵粒的幾率。根據(jù)實(shí)驗(yàn)和研究，圖像（包括潔凈參考圖像相和工作圖像）中工作面的與掃地機(jī)器人的底面尺寸相同較為有利。其圖像的重復(fù)度為3較好。

參考基數(shù)的選取是根據(jù)塵粒在對(duì)比圖像中出現(xiàn)時(shí)的最小像素值。根據(jù)實(shí)驗(yàn)和研究，采用圖像像素總數(shù)的萬(wàn)分之0.5效果為優(yōu)。

經(jīng)實(shí)驗(yàn)研究，當(dāng)白參考閾值大于閾值取值范圍的27%時(shí)，說(shuō)明工作面具有為非深色的特征，采用本方法可以在工作面中發(fā)現(xiàn)顏色較深的塵粒。同理，若所述黑參考閾值小于閾值取值范圍的73%，說(shuō)明工作面具有為非淺色的特征，可以發(fā)現(xiàn)工作面中顏色較淺的塵粒。

通常的建筑物地板會(huì)采用較淡顏色或較深顏色，采用對(duì)圖像的二值化處理可在很大程度上發(fā)現(xiàn)塵粒的存在。白參考閾值和黑參考閾值的選擇對(duì)發(fā)現(xiàn)塵粒的功能具有顯著的影響。如本實(shí)施例中，白參考閾值與取值范圍的起點(diǎn)（0）過(guò)近會(huì)影像掃地機(jī)器人發(fā)現(xiàn)深色塵粒的能力，白參考閾值過(guò)大會(huì)使工作面本身的圖像出現(xiàn)過(guò)多的黑色像素，與塵粒的黑色像素像混淆。如白參考閾值為168時(shí)圖像中黑色像素?cái)?shù)為63個(gè)，會(huì)影響對(duì)塵粒的判斷。反之對(duì)于黑參考閾值的選取也存在同類的情形。

由于環(huán)境等因素的影響，不同的對(duì)比圖像在亮度上會(huì)存在一定程度的差異，因此在確定白參考閾值和黑參考閾值需要增加一個(gè)誤差閾值，以抵消對(duì)比圖像的不同亮度對(duì)發(fā)現(xiàn)塵粒的影響。如圖4所示的潔凈參考圖像，當(dāng)圖像的亮度降低5%時(shí)，采用閾值164進(jìn)行對(duì)比圖像的二值化處理，圖像中的黑色像素?cái)?shù)為167，遠(yuǎn)大于參考基數(shù)9，這就相當(dāng)于如果對(duì)比圖像的亮度降低5%，采用164作為閾值對(duì)對(duì)比圖像進(jìn)行二值化處理，即便相應(yīng)的工作面沒(méi)有塵粒，也會(huì)出現(xiàn)167個(gè)黑色像素，遠(yuǎn)大于參考基數(shù)為9的個(gè)像素，會(huì)被認(rèn)為是存在了塵粒，引起系統(tǒng)誤判。因此在最大白閾值164的基礎(chǔ)上，減一個(gè)誤差閾值13，用151作為白參考閾值就避免系統(tǒng)誤判。若誤差閾值取值過(guò)大會(huì)影響掃地機(jī)器人發(fā)現(xiàn)塵粒的能力，誤差閾值取值太小易出現(xiàn)系統(tǒng)誤判。經(jīng)實(shí)驗(yàn)和研究，誤差閾值為閾值取值范圍的5%～7.5%較為合理。

實(shí)施例三：

本實(shí)施例是實(shí)施例二的另外一個(gè)應(yīng)用實(shí)例。

如圖7，本實(shí)施例中的工作面的是色調(diào)居中的工作面。潔凈參考圖像的寬度為300mm、高度為78mm，寬度像素為850，高度像素為221，分辨率為72DPI。

本實(shí)施例的控制方法包括：

步驟一中：

控制器獲得潔凈參考圖像的白參考閾值和黑參考閾值，閾值取值范圍是0～255。白參考閾值的獲得方法是，對(duì)潔凈參考圖像進(jìn)行二值化處理，得到最大白閾值，采用試算辦法，以4位步進(jìn)值，當(dāng)閾值為92時(shí)，二值化處理后的圖像中黑色像素?cái)?shù)為0個(gè)；當(dāng)閾值為96時(shí)，二值化處理后的圖像中黑色像素?cái)?shù)為13個(gè)；當(dāng)閾值為100時(shí)，二值化處理后的圖像中黑色像素?cái)?shù)為585個(gè)。參考基數(shù)為9個(gè)像素，因此采用92為最大白閾值，以最大白閾值減誤差閾值13，得到白參考閾值為79，白參考像素?cái)?shù)為0。

黑參考閾值的獲得方法是，對(duì)潔凈參考圖像進(jìn)行二值化處理，得到最小黑閾值。參考基數(shù)為9個(gè)像素。采用試算辦法，以4位步進(jìn)值，當(dāng)閾值為168時(shí)，二值化處理后的圖像中白色像素?cái)?shù)為882個(gè)；當(dāng)閾值為172時(shí)，二值化處理后的圖像中白色像素?cái)?shù)為3個(gè)，少于參考基數(shù)9。因此采用172為最大黑閾值，以最大黑閾值加誤差閾值13，得出黑參考閾值為185，黑參考像素?cái)?shù)3。

步驟二中：在掃地機(jī)器人進(jìn)行工作面清掃，攝像頭拍攝掃地機(jī)器人行走前方的工作面的圖像，控制器根據(jù)工作圖像對(duì)比圖像，如圖8所示。

步驟三中：識(shí)別下限為69，白參考閾值為79，白參考閾值大于識(shí)別下限?？刂破鲗?duì)每個(gè)對(duì)比圖像以白參考閾值進(jìn)行二值化處理。如圖8所示的對(duì)比圖像，采用閾值為79進(jìn)行二值化處理后（如圖9所示），對(duì)比圖像中黑色像素的數(shù)量為133，已知白參考像素?cái)?shù)為0，黑色像素的數(shù)量多于白參考像素?cái)?shù)的數(shù)量大于參考基數(shù)，可以認(rèn)為在對(duì)應(yīng)的工作面存在較大顆粒的塵粒，則當(dāng)掃地機(jī)器人行走到對(duì)應(yīng)的工作圖像前沿位置時(shí)，控制器控制吸塵電機(jī)增加輸出功率，使吸塵器的氣流增加，將工作面清潔干凈。

識(shí)別上限為186，黑參考閾值為185，黑參考閾值小于識(shí)別上限?？刂破鲗?duì)每個(gè)對(duì)比圖像以黑參考閾值進(jìn)行二值化處理。如圖8所示的對(duì)比圖像，采用閾值為185進(jìn)行二值化處理后（如圖10所示），對(duì)比圖像中白色像素的數(shù)量為67，已知黑參考像素?cái)?shù)為3，白色像素多于黑參考像素?cái)?shù)64，白色像素的數(shù)量多于黑參考像素?cái)?shù)的數(shù)量大于參考基數(shù)，可以認(rèn)為在對(duì)應(yīng)的工作面存在較大顆粒的塵粒，則當(dāng)掃地機(jī)器人行走到對(duì)應(yīng)的工作圖像前沿位置時(shí)，控制器控制吸塵電機(jī)增加輸出功率，使吸塵器的氣流增加，將工作面清潔干凈。

由于照燈在接近工作面的位置水平照射，會(huì)使塵粒的前面產(chǎn)生較亮的圖像，塵粒的后方出現(xiàn)較深色的圖像。因此，本實(shí)施例的方法可以從圖像中白像素和黑像素兩個(gè)渠道去發(fā)現(xiàn)塵粒，可以增加發(fā)現(xiàn)塵粒的幾率。

實(shí)施例四：

本實(shí)施例是實(shí)施例二的一種擴(kuò)展。掃地機(jī)器人是實(shí)施例一所述的圖像控制吸塵功率掃地機(jī)器人10，所示掃地機(jī)器人還具有對(duì)特定工作面的特定清掃路徑的設(shè)定和存儲(chǔ)功能。

本實(shí)施例步驟一中，先將整個(gè)工作面清潔干凈，掃地機(jī)器人每隔一個(gè)圖像間隔獲取一個(gè)工作面潔凈狀態(tài)的圖像，并對(duì)多個(gè)潔凈參考圖像進(jìn)行處理，得到多個(gè)對(duì)應(yīng)的白參考閾值、黑參考閾值、白參考像素?cái)?shù)、黑參考像素?cái)?shù)，存儲(chǔ)在控制器中。

掃地機(jī)器人沿特定的路徑進(jìn)行工作面清掃時(shí)，在對(duì)應(yīng)的位置將獲取的對(duì)比圖像與對(duì)應(yīng)的白參考閾值、黑參考閾值、白參考像素?cái)?shù)、黑參考像素?cái)?shù)進(jìn)行比較，辨別工作面上的塵粒。

所述圖像間隔可以是潔凈參考圖像中工作面的長(zhǎng)度，如實(shí)施例二中的300mm。也可以是控制器生成對(duì)比圖像的間隔，如實(shí)施例二中的100mm。

由于一個(gè)完整的工作面上，不同位置的環(huán)境會(huì)有所不同，環(huán)境光照也存在差異，會(huì)影響到潔凈參考圖像和對(duì)比圖像的質(zhì)量，當(dāng)環(huán)境影響過(guò)大時(shí)，掃地機(jī)器人就無(wú)法準(zhǔn)確的識(shí)別工作面上的塵粒。本實(shí)施例的方法，可以減弱和避免環(huán)境對(duì)識(shí)別塵粒的影響。提高掃地機(jī)器人識(shí)別塵粒的有效性和應(yīng)用可靠性。