[发明专利]一种立体条码、识别方法及室内辅助地图构建方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种条形码技术，具体为是一种立体条码、识别方法及室内辅助地图构建方法。

背景技术

条形码(barcode)是将宽度不等的多个黑条和空白，按照一定的编码规则排列，用以表达一组信息的图形标识符。常见的条形码是由反射率相差很大的黑条(简称条)和白条(简称空)排成的平行线图案。条形码可以标出物品的生产国、制造厂家、商品名称、生产日期、图书分类号、邮件起止地点、类别、日期等许多信息，因而在商品流通、图书管理、邮政管理、银行系统等许多领域都得到广泛的应用。但是现今条码都采用黑白两色来储存信息，这恰恰也使其只能应用于特定的场合。

室内导航技术是近些年来新兴起的一个热门技术，它在工业生产和日常生活中都有非常重要的用途。随着近年来机器人技术的发展以及制造成本的降低，小型化的家用机器人开始走进千家万户。据国际机器人联合会统计，全球服务机器人2013年总销售量为4021万台，总销售额为527亿美元，其中个人/家居服务机器人销量约为400万台。家用型服务机器人的核心问题之一是室内地图构建问题，这是一项极其复杂并且极具难度的工作，若能将条码技术应用的导航及地图构建中，为机器人提供额外的信息便可以降低这项工作的难度。但因为室内环境复杂以及机器人往往不具有专用的条码识别设备，光学条码在这种场合下很难得到有效的应用。

随着工艺的进步，成本的降低，低成本激光雷达传感器开始被应用于室内导航及地图构建，其兼具稳定性及精度。现已成为室内自主机器人的主要传感器之一。而激光雷达采集到的数据只包含深度信息，不包含色彩信息，并不能用来识别传统的黑白条码，

发明内容

针对现有技术中条形码只包含色彩信息、不能被激光雷达采集到数据等不足，本发明要解决的问题是提供一种可被激光雷达识别的立体条码、识别方法及室内辅助地图构建方法。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

本发明一种立体条码，具有由多个单位宽度的“凹”部分和“凸”部分按所要包含的信息排列组成的平行条状结构，在“凹”部分内部覆盖吸光材料。

2.按权利要求1所述的立体条码，其特征在于：“凹”部分的深度为：

“凹”部分或“凸”部分的宽度为：

Δw≈l×Δθ

其中Δw为横向分辨能力，l为与目标的相对距离，Δθ为激光雷达的角度分辨率,γ为墙体法向与雷达正向夹角，d为深度。

“凹”部分和“凸”部分相邻处为具有棱角的直角面连接或斜面连接。

依次包括起始标识、条码长度、条码数据、校验数据以及结束标识，其中条码长度为起始标识与结束标识之间的距离，条码数据为目标对象的编号，校验数据为异或校验，起始标识与结束标识均为“凹”部分和“凸”部分生成的二值数据。

本发明一种立体条码识别方法，包括以下步骤：

立体条码的“凹”部分和“凸”部分分别代表二进制中的二值数据；

激光雷达向目标条码发射探测信号；

将接收到的从目标条码反射回来的信号即目标回波与发射信号进行比较，通过测量信号的传播时间来确定扫描仪与对象的相对距离，从而得到二值数据；

对二值数据进行解析，获得立体条码信息。

当激光雷达向目标条码发射探测信号为连续模式时，接收装置通过比较接收波形与发射波形确定相位差从而获得传播时间：

其中，T为周期，φ为相位差，n为传播过程中的整波数；

传播时间与距离的关系为：

其中，t_L为信号传播时间，s为激光雷达与目标相对距离，c为光速。

本发明一种室内辅助地图构建方法，包括以下步骤：

1)在室内选择地点放置携带地点信息的立体条码；

2)机器人通过激光雷达进行扫码；

3)利用激光雷达所测数据换算成与目标的相对距离，识别环境信息；

4)利用上述环境信息构建室内辅助地图。

本发明还包括以下步骤：

当机器人的激光雷达与墙面成夹角时，条码形状检测出现畸变，采用如下方法进行矫正：

以雷达为原点建立平面直角坐标系；

根据激光雷达所返回数据(ρ,θ)，计算直角坐标下数据(x,y)

x＝ρ×cos(θ)

y＝ρ×sin(θ)

利用最小二乘法取得雷达坐标系下的墙面直线方程

计算直线与雷达自然坐标系的横轴夹角α：