一種基于rfid和視覺的信息融合定位系統(tǒng)及方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于RFID和視覺的信息融合定位系統(tǒng)及方法，本系統(tǒng)在執(zhí)行倉儲運載任務時，通過移動機器人底部安裝的攝像頭獲取路徑信息，通過機器人底部RFID射頻器獲取關鍵點信息，對圖像進行基于顏色的分割，將顏色的空間從RGB轉換到YCbCr顏色空間，對其中的紅色色度分量進行閾值分割；處理器根據分割后的圖像和RFID讀寫器讀取的定位信號，校驗機器人的運行路徑是否準確，對移動機器人進行導航和運動控制，實現(xiàn)移動機器人準確快速穩(wěn)定的自主導航，不迷失方向，不與其它障礙物相碰，最終順利到達目的地。
【專利說明】-種基于RFID和視覺的信息融合定位系統(tǒng)及方法

【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種基于RFID和視覺的信息融合定位系統(tǒng)及方法。

【背景技術】
[0002] 智能倉儲系統(tǒng)特點是倉庫內物流運輸無需或僅需要少部分人力操作，多數運輸操 作由機器人來完成，從而使得機器人在智能倉儲系統(tǒng)中起到了物流轉移銜接的作用；機器 人在執(zhí)行貨物運送的過程中如何準確識別路徑并定位關鍵路徑點成為關鍵技術。
[0003]目前普遍使用的方法有磁導航、激光導航、視覺導航等，但準確性、穩(wěn)定性、無偏 差、實時性等問題仍然亟待解決。但是，有磁導航是地面測量安裝復雜，工作量大，靈活度和 精確度低，無法滿足復雜路徑的需求；激光導航不需要引到路線，但是需要較為空曠的路徑 實現(xiàn)導航，對于倉儲系統(tǒng)中物體的遮擋將會影響導航精度；視覺導航操作較為簡單，但是對 于位置的精確定位較為困難。
[0004] 根據現(xiàn)代智能倉儲系統(tǒng)對移動機器人運行準確性和高效性的技術要求，融合多種 傳感信息實現(xiàn)路徑導航和定位是必要的。


【發(fā)明內容】

[0005] 本發(fā)明為了解決上述問題，提出了一種基于RFID和視覺的信息融合定位系統(tǒng)及 方法，本系統(tǒng)在執(zhí)行倉儲運載任務時，通過移動機器人底部安裝的攝像頭獲取路徑信息，通 過機器人底部RFID射頻器獲取關鍵點信息，實現(xiàn)移動機器人準確快速穩(wěn)定的自主導航，不 迷失方向，不與其它障礙物相碰，最終順利到達目的地。
[0006] 為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術方案：
[0007] -種基于RFID和視覺的信息融合定位系統(tǒng)，包括RFID定位單元、CMOS圖像采集 單元和信息處理單元；
[0008] 所述RFID定位單元，包括RFID讀寫器、RFID標簽；其中，RFID標簽依次設置于路 徑關鍵點處，RFID讀寫器設置于移動機器人的底部，采集RFID標簽的信息，校驗機器人的 運行路徑；
[0009] 所述CMOS圖像采集單元，包括CMOS攝像頭和照明電路，所述CMOS攝像頭，固定于 移動機器人的底部中端，采集地面上設置的路徑標志線，所述照明電路設置于CMOS攝像頭 周圍；
[0010] 所述信息處理單元，包括控制器、處理器和串口通信接口，所述控制器接收CMOS 攝像頭采集的路徑標志線視頻信息，將其濾波、消除污點后傳輸給處理器，處理器通過串口 通信接口連接RFID讀寫器，獲得定位信號。
[0011] 所述CMOS攝像頭安裝在移動機器人的底部中間，RFID讀寫器安裝在緊貼攝像頭 的位置。
[0012] 所述RFID標簽為無源被動式標簽。
[0013] 所述處理器為DSP處理器。
[0014] 基于上述系統(tǒng)的定位方法，包括W下步驟：
[0015] (1)在機器人運行場所地面鋪設紅色路徑標志線，并在標志線上每隔設定距離安 裝一個RFID標簽；
[0016] (2)當移動機器人接收到出入庫任務指令時，移動機器人從待命區(qū)進入路徑區(qū)，底 部的RFID讀寫器讀取到起始點處的RFID標簽信息，通過RFID讀寫器的天線上傳到RFID 串口并由處理器獲得定位信號；
[0017] (3)移動機器人通過CMOS圖像采集單元獲得路徑標線圖像，并傳輸給控制器，控 制器對圖像進行預處理，恢復有用的路徑顏色信息；
[001引 （4)對圖像進行基于顏色的分割，將顏色的空間從RGB轉換到YCb&顏色空間，對 其中的紅色色度分量進行闊值分割；
[0019] (5)機器人行駛過程中，通過攝像頭首先獲取路徑圖像，對獲取的圖像進行處理， 理解圖像含義并且獲得路徑信息。
[0020] 所述步驟（2)中，機器人通過RFID讀寫器獲得關鍵點信息給移動機器人表明路徑 正確，如果檢測不到關鍵點信息，處理器控制機器人調整左右擺動幅度尋找關鍵點。
[002。 所述步驟做中，圖像的預處理包括濾波、平滑、增強，消除圖像中污點、障礙物。
[0022] 所述步驟（4)中，YCb化顏色空間中Y是指亮度分量，Cb指藍色色度分量，而化指 紅色色度分量，RGB空間轉換為YCb化空間的轉換公式如下：
[0023]

【權利要求】
1. 一種基于RFID和視覺的信息融合定位系統(tǒng)，其特征是：包括RFID定位單元、CMOS圖 像采集單元和信息處理單元； 所述RFID定位單元，包括RFID讀寫器、RFID標簽；其中，RFID標簽依次設置于路徑關 鍵點處，RFID讀寫器設置于移動機器人的底部，采集RFID標簽的信息，校驗機器人的運行 路徑； 所述CMOS圖像采集單元，包括CMOS攝像頭和照明電路，所述CMOS攝像頭，固定于移 動機器人的底部中端，采集地面上設置的路徑標志線，所述照明電路設置于CMOS攝像頭周 圍； 所述信息處理單元，包括控制器、處理器和串口通信接口，所述控制器接收CMOS攝像 頭采集的路徑標志線視頻信息，將其濾波、消除污點后傳輸給處理器，處理器通過串口通信 接口連接RFID讀寫器，獲得定位信號。
2. 如權利要求1所述的基于RFID和視覺的信息融合定位系統(tǒng)，其特征是：所述CMOS攝 像頭安裝在移動機器人的底部中間，RFID讀寫器安裝在緊貼攝像頭的位置。
3. 如權利要求1所述的基于RFID和視覺的信息融合定位系統(tǒng)，其特征是：所述RFID標 簽為無源被動式標簽。
4. 基于如權利要求1-3中任一項所述的系統(tǒng)的定位方法，其特征是：包括以下步驟： (1) 在機器人運行場所地面鋪設紅色路徑標志線，并在標志線上每隔設定距離安裝一 個RFID標簽； (2) 當移動機器人接收到出入庫任務指令時，移動機器人從待命區(qū)進入路徑區(qū)，底部的 RFID讀寫器讀取到起始點處的RFID標簽信息，通過RFID讀寫器的天線上傳到RFID串口并 由處理器獲得定位信號； (3) 移動機器人通過CMOS圖像采集單元獲得路徑標線圖像，并傳輸給控制器，控制器 對圖像進行預處理，恢復有用的路徑顏色信息； (4) 對圖像進行基于顏色的分割，將顏色的空間從RGB轉換到YCbCr顏色空間，對其中 的紅色色度分量進行閾值分割； (5) 機器人行駛過程中，通過攝像頭首先獲取路徑圖像，對獲取的圖像進行處理，理解 圖像含義并且獲得路徑信息。
5. 如權利要求4所述的定位方法，其特征是：步驟（2)中，機器人通過RFID讀寫器獲 得關鍵點信息給移動機器人表明路徑正確，如果檢測不到關鍵點信息，處理器控制機器人 調整左右擺動幅度尋找關鍵點。
6. 如權利要求4所述的定位方法，其特征是：所述步驟（3)中，圖像的預處理包括濾 波、平滑、增強，消除圖像中污點、障礙物。
7. 如權利要求4所述的定位方法，其特征是：所述步驟（4)中，YCbCr顏色空間中Y是 指亮度分量，Cb指藍色色度分量，而Cr指紅色色度分量，RGB空間轉換為YCbCr空間的轉換 公式如下：
8. 如權利要求7所述的定位方法，其特征是：所述步驟（4)中，對Cr進行閾值分割，根 據路徑線的顏色亮度對閾值進行調整，獲得最佳閾值。
9. 如權利要求4所述的定位方法，其特征是：所述步驟（5)中，具體方法為：信息處理 單元根據分割后的圖像和RFID讀寫器讀取的定位信號，與上位機通過WiFi傳送給移動機 器人的路徑信息和位置信息進行比對，校驗機器人的運行路徑是否準確，并確定出機器人 的位置信息是否正確，機器人通過攝像頭的路徑信息和RFID讀取的位置點信息，對移動機 器人進行導航和運動控制。
10. 如權利要求4所述的定位方法，其特征是：所述步驟（5)中，所述RFID讀寫器的定 位算法采用基于信號強度的LANDMARC算法：計算標簽與閱讀器的歐式距離達到一定閾值 判定定位。
【文檔編號】G05D1/02GK104375509SQ201410765997
【公開日】2015年2月25日 申請日期:2014年12月11日 優(yōu)先權日:2014年12月11日
【發(fā)明者】宋銳, 榮學文, 馬昕, 李貽斌, 鐘聲 申請人:山東大學