自主移动设备及其障碍物探测方法以及计算机可读介质与流程

本公开涉及自主移动设备的结构及其采用的障碍物探测方法，以及存储能够执行该障碍物探测方法的计算机程序的计算机可读介质。

背景技术：

1、自主移动设备是指自主执行预设任务的智能移动设备，目前自主移动设备通常包括但不限于清洁机器人(例如智能扫地机、智能擦地机、擦窗机器人)、陪伴性移动机器人(例如智能电子宠物、保姆机器人)、服务型移动机器人(例如酒店、旅馆、会晤场所的接待机器人)、工业巡检智能装置(例如电力巡检机器人、智能叉车等)、安防机器人(例如家用或商用智能警卫机器人)。

2、在如图1所示的现有技术的自主移动设备中，设备主体1的前部中央位置设置图像采集单元3(例如摄像头)以及位于该图像采集单元3的左右两侧的两个线激光器2a、2b。这样，通过图像采集单元3采集包含两个线激光器2a、2b在设备主体1的行进路线上的障碍物tg(例如墙、家具、台阶、门槛等)的反射光的图像。在进行相应的图像处理之后，能够获得设备主体1与障碍物tg之间的距离(以下，有时简称为障碍物tg的距离)等参数。具体而言，两个线激光器2a、2b能够朝向设备主体1的前方发射线激光，在线激光入射到设备主体1的前方的障碍物tg的情况下，线激光在障碍物tg的表面被反射而形成反射光，该反射光在障碍物tg表面呈现所谓的亮条纹。进一步地，通过图像采集单元3拍摄设备主体1前方的图像，对图像进行处理。在本公开中，将其中包含有障碍物表面、且在障碍物表面上具有亮条纹的图像称为环境图像。通过图像处理将环境图像中与亮条纹对应的像素点在图像坐标系中的位置提取出来，并由此计算得到亮条纹的像素点所对应的上述障碍物tg表面上被照射的点相对于图像采集单元3(即设备主体1)的距离等参数，甚至能够通过收集环境中多个障碍物的距离等参数建立三维环境模型。实现上述功能的两个线激光器2a、2b和图像采集单元3通常被称为三维空间传感器(3d传感器)。

3、但是，在利用上述三维空间传感器获取障碍物tg的距离等参数的过程中，由于自主移动设备所处的环境因素的干扰(例如地面反射了线激光产生的反射光照射到障碍物tg表面并再被障碍物tg的表面产生的二次反射光)，使得图像采集单元3拍摄的图像中除了被障碍物tg的表面直接反射了线激光(即一次反射光)产生的真实亮条纹之外还具有例如上述二次反射光产生的干扰亮条纹。如果基于这些干扰亮条纹进行计算，将使得自主移动设备不能正确获取障碍物tg的距离等参数，从而得到错误的距离数据，由此自主移动设备可能采取错误的应对方式而可能导致运行错误或运行故障。而且，在如图1所示的现有技术的自主移动设备中，两个线激光器2a、2b发射的线激光在传播过程中形成的激光面与水平的运行面之间始终是垂直的，由此在例如台阶、门槛等的常见的障碍物tg的表面形成的真实光条和干扰光条在环境图像上的相对位置非常接近，甚至互相重叠，导致自主移动设备难以排除干扰光条对获取障碍物tg的距离的不良影响。

技术实现思路

1、基于上述现有技术的问题，本公开的目的在于提供一种新型的自主移动设备及其障碍物探测方法，其能够以相对简单的方法排除背景技术中所述的干扰亮条纹对获取障碍物的距离的不良影响，从而避免对障碍物的误检测和漏检测。本公开的另一个目的在于提供一种存储能够执行该障碍物探测方法的计算机程序的计算机可读介质。

2、为了实现上述目的，本公开采用如下的方案。

3、本公开提供了一种自主移动设备，包括设备主体、第一线激光器、第二线激光器、图像采集单元、处理单元和驱动组件，所述第一线激光器、所述第二线激光器和所述图像采集单元均安装于所述设备主体的前部，所述自主移动设备具有正向，存在包含所述正向并与运行面垂直的基准面，所述图像采集单元设置在所述基准面中，所述第一线激光器和所述第二线激光器位于所述基准面的左右两侧，所述第一线激光器用于发射第一线激光，所述第二线激光器用于发射第二线激光，所述图像采集单元能够采集包含所述第一线激光和所述第二线激光两者中的至少一者在障碍物上的反射光的环境图像，所述处理单元用于数据处理以及运算，

4、当所述自主移动设备由所述驱动组件驱动以在所述运行面上运动时，所述第一线激光在传播过程中所形成的第一激光面与所述运行面处于预倾斜状态，并且所述第二线激光在传播过程中所形成的第二激光面与所述运行面处于预倾斜状态。

5、在一种可选的方案中，所述第一激光面与所述运行面形成的面向所述基准面的夹角为α，以及所述第二激光面与所述运行面形成的面向所述基准面的夹角为β，满足：

6、5°<α<85°且5°<β<85°；或者

7、95°<α<175°且95°<β<175°；或者

8、5°<α<85°且95°<β<175°。

9、在另一种可选的方案中，满足：

10、45°<α<85°且45°<β<85°；或者

11、95°<α<135°且95°<β<135°；或者

12、45°<α<85°且95°<β<135°。

13、本公开还提供了一种以上技术方案中任意一项技术方案所述的自主移动设备的障碍物探测方法，包括：

14、激光发射步骤，其中，所述第一线激光器发出处于预倾斜状态的所述第一线激光，所述第二线激光器发出处于预倾斜状态的所述第二线激光；

15、图像采集步骤，其中，所述图像采集单元采集所述环境图像，其中，所述环境图像中包含所述第一线激光在障碍物表面上产生的第一反射光和所述第二线激光在障碍物表面上产生的第二反射光中的至少一者，所述第一反射光包括由所述第一线激光直接照射到所述障碍物表面上形成的第一真反射光，所述第二反射光包括由所述第二线激光直接照射到所述障碍物表面上形成的第二真反射光；以及

16、图像处理步骤，其中，所述处理单元识别所述环境图像中与所述反射光对应的亮度大于预定阈值的光像素点，从所述光像素点中确定第一真像素点集合和第二真像素点集合两者中的至少一者，所述第一真像素点集合与所述第一真反射光对应，所述第二真像素点集合与所述第二真反射光对应。

17、本公开还提供了一种以上技术方案中任意一项技术方案所述的自主移动设备的障碍物探测方法，包括：

18、激光发射步骤，其中，所述第一线激光器发出处于预倾斜状态的所述第一线激光，所述第二线激光器发出处于预倾斜状态的所述第二线激光；

19、图像采集步骤，其中，所述图像采集单元采集所述环境图像，其中，所述环境图像中包含所述第一线激光在障碍物表面上产生的第一反射光和所述第二线激光在障碍物表面上产生的第二反射光中的至少一者，所述第一反射光包括由所述第一线激光直接照射到所述障碍物表面上形成的第一真反射光，所述第二反射光包括由所述第二线激光直接照射到所述障碍物表面上形成的第二真反射光；

20、图像处理步骤，其中，所述处理单元识别所述环境图像中与所述反射光对应的亮度大于预定阈值的光像素点，从所述光像素点中确定第一真像素点集合和第二真像素点集合两者中的至少一者，所述第一真像素点集合与所述第一真反射光对应，所述第二真像素点集合与所述第二真反射光对应；以及

21、计算步骤，其中，所述处理单元根据所述第一真像素点集合和所述第二真像素点集合两者中的所述至少一者确定所述设备主体距所述障碍物的距离。

22、在一种可选的方案中，在所述图像处理步骤中，

23、在所述环境图像中包含与所述第一反射光对应的多个第一像素点集合的情况下，所述处理单元根据所述第一线激光的预倾斜状态选择其中一个第一像素点集合作为所述第一真像素点集合；并且

24、在所述环境图像中包含与所述第二反射光对应的多个第二像素点集合的情况下，所述处理单元根据所述第二线激光的预倾斜状态选择其中一个第二像素点集合作为所述第二真像素点集合。

25、在另一种可选的方案中，在所述图像处理步骤中，包括：

26、在所述环境图像中建立二维坐标系，使得所述环境图像中的所有像素点存在一一对应的坐标，以及

27、在所述二维坐标系中选取基准线，并根据所述环境图像中各所述光像素点与所述基准线的距离来确定所述第一真像素点集合和所述第二真像素点集合两者中的所述至少一者。

28、在另一种可选的方案中，在所述图像处理步骤中，包括：

29、以所述基准面在所述环境图像中对应的直线为基准面投影线，位于环境图像中的所述基准面投影线的第一侧且亮度大于预定阈值的所述光像素点属于所述第一像素点集合，位于所述基准面投影线的第二侧且亮度大于预定阈值的所述光像素点属于所述第二像素点集合。

30、在另一种可选的方案中，在所述图像处理步骤中，在所述环境图像中建立第一基准线，所述第一基准线位于所述第一反射光对应的多个第一像素点集合和所述第二反射光对应的多个第二像素点集合之间的位置，

31、若所述第一激光面与所述运行面形成的面向所述基准面的夹角为α，在所述第一激光面与所述基准面不相交的情况下，在满足5°<α<85°的情况下，在所述环境图像中，选择与所述第一反射光对应的多个第一像素点集合中最靠近所述第一基准线的第一像素点集合作为所述第一真像素点集合；在95°<α<175°的情况下，选择与所述第一反射光对应的多个第一像素点集合中最远离所述第一基准线的第一像素点集合作为所述第一真像素点集合；或

32、在所述第一激光面与所述基准面相交的情况下，在满足5°<α<85°的情况下，在所述环境图像中，选择与所述第一反射光对应的多个第一像素点集合中最远离所述第一基准线的第一像素点集合作为所述第一真像素点集合；在95°<α<175°的情况下，选择与所述第一反射光对应的多个第一像素点集合中最靠近所述第一基准线的第一像素点集合作为所述第一真像素点集合；

33、和/或

34、若所述第二激光面与所述运行面形成的面向所述基准面的夹角为β；

35、在所述第二激光面与所述基准面不相交的情况下，在满足5°<β<85°的情况下，在所述环境图像中，选择与所述第二反射光对应的多个第二像素点集合中最靠近所述第一基准线的第二像素点集合作为所述第二真像素点集合；在95°<β<175°的情况下，选择与所述第二反射光对应的多个第二像素点集合中最远离所述第一基准线的第二像素点集合作为所述第二真像素点集合；或

36、在所述第二激光面与所述基准面相交的情况下，在满足5°<β<85°的情况下，在所述环境图像中，选择与所述第二反射光对应的多个第二像素点集合中最远离所述第一基准线的第二像素点集合作为所述第二真像素点集合；在95°<β<175°的情况下，选择与所述第二反射光对应的多个第二像素点集合中最靠近所述第一基准线的第二像素点集合作为所述第二真像素点集合。

37、在另一种可选的方案中，在所述图像处理步骤中，在所述环境图像中建立第二基准线，使得所有的像素点集合均位于所述第二基准线的同一侧，且所述第一反射光对应的多个第一像素点集合较所述第二反射光对应的多个第二像素点集合更靠近所述第二基准线，

38、若所述第一激光面与所述运行面形成的面向所述基准面的夹角为α；

39、在所述第一激光面与所述基准面不相交的情况下，在满足5°<α<85°的情况下，在所述环境图像中，选择与所述第一反射光对应的多个第一像素点集合中最远离所述第二基准线的第一像素点集合作为所述第一真像素点集合；在95°<α<175°的情况下，选择与所述第一反射光对应的多个第一像素点集合中最靠近所述第二基准线的第一像素点集合作为所述第一真像素点集合；或

40、在所述第一激光面与所述基准面相交的情况下，在满足5°<α<85°的情况下，在所述环境图像中，选择与所述第一反射光对应的多个第一像素点集合中最靠近所述第二基准线的第一像素点集合作为所述第一真像素点集合；在95°<α<175°的情况下，选择与所述第一反射光对应的多个第一像素点集合中最远离所述第二基准线的第一像素点集合作为所述第一真像素点集合；和/或

41、若所述第二激光面与所述运行面形成的面向所述基准面的夹角为β；

42、在所述第二激光面与所述基准面不相交的情况下，在满足5°<β<85°的情况下，在所述环境图像中，选择与所述第二反射光对应的多个第二像素点集合中最靠近所述第二基准线的第二像素点集合作为所述第二真像素点集合；在95°<β<175°的情况下，选择与所述第二反射光对应的多个第二像素点集合中最远离所述第二基准线的第二像素点集合作为所述第二真像素点集合；或

43、在所述第二激光面与所述基准面相交的情况下，在满足5°<β<85°的情况下，在所述环境图像中，选择与所述第二反射光对应的多个第二像素点集合中最远离所述第二基准线的第二像素点集合作为所述第二真像素点集合；在95°<β<175°的情况下，选择与所述第二反射光对应的多个第二像素点集合中最靠近所述第二基准线的第二像素点集合作为所述第二真像素点集合。

44、在另一种可选的方案中，确定与所述第一线激光和所述第二线激光两者中的至少一者在所述障碍物的表面产生的真反射光对应的真像素点集合，包括：对应每一个纵坐标值，选择最靠近或最远离基准线的亮度大于预定阈值的光像素点来构成所述真像素点集合。

45、本公开还提供了一种如下的计算机可读介质，用于存储计算机程序，所述计算机程序能够执行以上技术方案中任意一项技术方案所述的自主移动设备的障碍物探测方法。

46、通过采用上述技术方案，本公开提供了一种新型的自主移动设备，该自主移动设备的设备主体的前部设置有图像采集单元和位于图像采集单元左右两侧的两个线激光器。两个线激光器发射的线激光在传播过程中形成的激光面与运行面之间形成预倾斜状态，由此在图像采集单元采集的图像中真实亮条纹和干扰亮条纹之间具有确定的相对位置关系，从而能够有利于排除干扰亮条纹对获取障碍物的距离的不良影响。

47、本公开还提供了一种上述自主移动设备的障碍物探测方法，其能够利用采集的图像中真实亮条纹和干扰亮条纹之间确定的相对位置关系，来选取与障碍物的真实亮条纹对应的真像素点集合。这样，能够以相对简单的方法排除干扰亮条纹对获取障碍物的距离的不良影响。

48、本公开还提供了一种上述自主移动设备的障碍物探测方法，其能够利用采集的图像中真实亮条纹和干扰亮条纹之间确定的相对位置关系，来选取与障碍物的真实亮条纹对应的真像素点集合，之后利用所选取的真像素点集合通过计算获取自主移动设备的正向行进方向上的障碍物的距离。这样，能够以相对简单的方法排除干扰亮条纹对获取障碍物的距离的不良影响，准确计算获得自主移动设备的正向行进方向上的障碍物的距离，从而避免对障碍物的误检测和漏检测。

49、本公开还提供了一种计算机可读介质，其存储有能够执行以上障碍物探测方法的计算机程序。该计算机可读介质包括但不限于半导体存储器、磁芯存储器、磁鼓存储器和磁盘存储器等存储介质。