[发明专利]一种红外和视觉特征的避障装置及控制方法

说明书

本发明公开一种红外和视觉特征的避障装置及控制方法，该方法通过控制所述第一红外发射管和所述第二红外发射管启闭输出相位互补的脉冲信号及调节所述摄像头的采样帧率，采集来自障碍物反射红外光的图像，并基于所述采集的图像亮度变化特征训练样本，得到对应所述避障装置的感测位中心线的左右两侧障碍物的分类器，进而判断所述障碍物的位置。最后根据判断的位置驱动所述避障装置进行避障动作。相对于现有技术，用摄像头结合低成本的红外部件，有利于实现所述障碍物在一个确定的方位上依靠所述摄像头捕获来自两个不同距离的红外发光管的发射信号强度差异而带来的图像亮度特征变化进行定位，从而消除不同反射面的影响，提高对环境特征描述的准确性。

技术领域

本发明涉及自主行动机器人技术领域，具体涉及一种红外和视觉特征的避障装置及控制方法。

背景技术

环境的感知依赖于各种传感器数据的获取，目前常见的传感器包括：红外光强传感器、红外测距传感器、超声波传感器、视觉传感器、激光传感器等等。从精度上看，红外测距传感器、超声波传感器、激光传感器都可以获得比较高的精度，但是成本比较高，同时除了激光传感器外覆盖的角度比较小，需要比较多的数目才能够减小检测的盲区，而激光传感器主要感知一个很窄的二维平面，垂直方向存在盲区。视觉传感器如果需要做到测距，则需要至少两个摄像头，成本比较高，精度欠佳，模具上也需要专门的孔洞来放置。从成本上和外观考虑，红外光强传感器无疑是最为便宜和应用最广的，但目前的用法都是基于单光强检测，不同的材质对红外的发射不同，导致对障碍物的适应性比较差。

发明内容

一种红外和视觉特征的避障装置，包括检测模块和图像处理模块；

所述检测模块包括承载机构、红外发射管及摄像头，红外发射管和摄像头彼此呈夹角地设置于所述承载机构上，所述红外发射管有两个，各个红外发射管与摄像头中心线有共同一个交叉点；

所述图像处理模块，用于将所述摄像头接收障碍物反射红外光的图像作为样本进行训练，再利用训练好的分类器去判断所述避障装置前方的障碍物的位置，并根据判断结果控制避障装置执行相应的避障动作；

其中，所述障碍物处于所述避障装置前方所述摄像头和所述各个红外发射管的视角范围内。

进一步地，所述各个红外发射管与所述摄像头中心线有一个共同的交叉点的实现方式为：设置所述各个红外发射管与所述摄像头的夹角相同和/或水平距离相同。

进一步地，所述摄像头设置于所述承载机构的感测位中心线上；所述红外发射管包括第一红外发射管和第二红外发射管，所述第一红外发射管设置于所述感测位中心线的左侧，所述第二红外发射管设置于所述感测位中心线的右侧。

进一步地，所述第一红外发射管和所述第二红外发射管分别与所述感测位中心线呈锐角夹角。

进一步地，所述图像处理模块先采集所述感测位中心线左侧的所述障碍物反射红外光的图像作为第一正样本，所述感测位中心线左侧没有所述障碍物反射红外光的图像作为第一负样本，进行训练得到第一分类器；

所述图像处理模块再采集所述感测位中心线右侧的所述障碍物反射红外光的图像作为第二正样本，所述感测位中心线右侧没有所述障碍物反射红外光的图像作为第二负样本，进行训练得到第二分类器；

将所述第一分类器和所述第二分类器按照预设权重组合成一个组合分类器，用来判断所感测的场景中的所述障碍物位置，其中所述预设权重根据所述障碍物反射的红外光的图像亮度特征决定。

一种基于所述避障装置的控制方法，包括：

步骤1、通过重复的控制周期控制所述第一红外发射管和所述第二红外发射管的启闭输出相位互补的脉冲信号，及调节所述摄像头的采样帧率，每一个控制周期的脉冲时序如下：

（1）在t0时刻之前，控制所述第一红外发射管和所述第二红外发射管关闭，摄像头没开始以所述采样帧率进行采样；