一种基于多传感器的室内避障巡航系统及其方法

技术领域

本发明涉及巡航技术领域，更具体地说，它涉及一种基于多传感器的室内避障巡航系统及其方法。

背景技术

巡航系统是利用电子技术，在一定速度范围内，保证装置或设备以设定的速度稳定行驶的一种控制系统。目前的巡航系统不仅仅应用在室外，也更多应用在室内，比如仓库内的巡航搬运机器人。

目前的室内巡航系统都是根据实时的路况数据判断行驶路径上是否存在障碍物，当识别出障碍物后，再重新定制巡航路径。这样在室内巡航系统的分析过程中，巡航搬运机器人将停止行驶，导致巡航搬运机器人的搬运效率下降。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种基于多传感器的室内避障巡航系统及其方法。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：

一种基于多传感器的室内避障巡航系统，包括多个数据采集模块、巡航分析模块、巡航调整模块；

所述数据采集模块用于连接对应传感器，并采集对应传感器拍摄的视频，将拍摄的视频标记为室内视频；

所述巡航分析模块用于停止当前巡航路线，具体为：

采集多个数据采集模块的室内视频，在巡航过程中，将巡航移动方向的室内视频标记为巡航视频，将其余的室内视频标记为待定视频，将巡航视频转换为视频影像帧，并将巡航视频的视频影像帧标记为巡航影像帧，将巡航影像帧作为障碍检测模型的输入数据，获取得到巡航影像帧输出数据的图像标签，将巡航影像帧输出数据的图像标签标记为巡航障碍值，将巡航障碍值按照视频影像帧的时间先后顺序进行排序，获取得到障碍变化值Rs，设置每个障碍变化值均对应一个基准变化值，当障碍变化值≥基准变化值时，将该障碍变化值标记为障碍增加值，获取得到障增值Tg，当障碍变化值＜基准变化值时，将该障碍变化值标记为障碍减小值，获取得到障减值Ph，获取得到巡继值Kt，设置巡继值阈值为Rb，当巡继值Kt≥巡继值阈值Rb时，停止当前巡航路线，当巡继值Kt＜巡继值阈值Rb时，不作处理；

所述巡航调整模块用于选定后续巡航方位，具体为：

将待定视频转换为视频影像帧，并将待定视频的视频影像帧标记为待定影像帧，将待定影像帧作为障碍检测模型的输入数据，获取得到待定影像帧输出数据的图像标签，将待定影像帧输出数据的图像标签标记为待定障碍值，获取得到每个待定视频对应的待定选择值，并标记为Mt，将待定选择值数值最小的待定视频标记为选定视频，将选定视频对应的传感器方位确定为选定巡航方位。

进一步的，障碍检测模型通过下述步骤获取得到：将巡航影像帧、待定影像帧标记为训练图像，对训练图像赋予图像标签，将训练图像按照设定比例划分成训练集和验证集，构建神经网络模型，通过训练集和验证集对神经网络模型进行迭代训练，当迭代训练次数大于迭代次数阈值时，则判定神经网络模型完成训练，将训练完成的神经网络模型标记为障碍检测模型，其中，图像标签的数值越大，表示障碍物越大。

进一步的，障增值Tg通过下述步骤获取得到：将障碍增加值与基准变化值进行差值计算，获取得到障碍增变值，将所有障碍增变值进行求和处理，获取得到障碍增变总值，并标记为Rd，获取得到障碍变化值标记为障碍增加值的总数量，并标记为Lw，利用公式Tg＝Rd×a1+Lw×a2获取得到障增值Tg，其中，a1为障碍增变总值系数，a2为障碍增加数量系数。

进一步的，障减值Ph通过下述步骤获取得到：将基准变化值与障碍减小值进行差值计算，获取得到障碍减变值，将所有障碍减变值进行求和处理，获取得到障碍减变总值，并标记为Jm，获取得到障碍变化值标记为障碍减小值的总数量，并标记为Fs，利用公式Ph＝Jm×b1+Fs×b2获取得到障减值Ph，其中，b1为障碍减变总值系数，b2为障碍减小数量系数。

进一步的，巡继值Kt通过下述步骤获取得到：利用公式Kt＝Tg×c1-Ph×c2获取得到巡继值Kt，其中，c1为障增值系数，c2为障减值系数。

进一步的，待定选择值Mt通过下述步骤获取得到：获取得到同一待定视频之前的n个待定障碍值，将n个待定障碍值进行求和处理并取均值，获取得到待定选择值Mt。

进一步的，障碍变化值Rs通过下述步骤获取得到：将排序后相邻的后一个巡航障碍值标记为邻前障碍值，将排序后相邻的前一个巡航障碍值标记为邻后障碍值，将邻后障碍值与邻前障碍值进行差值计算，获取得到障碍变化值，并标记为Rs。

进一步的，一种基于多传感器的室内避障巡航方法，包括如下步骤：

步骤一：连接对应传感器，并采集对应传感器拍摄的视频，将拍摄的视频标记为室内视频；

步骤二：采集多个数据采集模块的室内视频，在巡航过程中，将巡航移动方向的室内视频标记为巡航视频，将其余的室内视频标记为待定视频，获取得到巡继值Kt，设置巡继值阈值为Rb，当巡继值Kt≥巡继值阈值Rb时，停止当前巡航路线，当巡继值Kt＜巡继值阈值Rb时，不作处理；

步骤三：获取得到每个待定视频对应的待定选择值，并标记为Mt，将待定选择值数值最小的待定视频标记为选定视频，将选定视频对应的传感器方位确定为选定巡航方位。

与现有技术相比，本发明具备以下有益效果：

1、设置巡航分析模块，配合多传感器可以及时分析室内的当前巡航路线，及时对室内的巡航线路进行提前避障处理；

2、设置巡航调整模块，配合多传感器可以分析室内巡航的最优线路，进而及时对室内的巡航路线进行调整。

附图说明

图1为巡航分析模块的原理框图；

图2为本发明巡航调整模块的原理框图；

图3为本发明的流程框图。

具体实施方式

实施例1

参照图1，一种基于多传感器的室内避障巡航系统，包括多个数据采集模块、巡航分析模块。

数据采集模块用于连接对应传感器(多个数据采集模块对应多个传感器，每个传感器对应不同的方向)，并采集对应传感器拍摄的视频，将拍摄的视频标记为室内视频。

巡航分析模块用于停止当前巡航路线，具体为：

采集多个数据采集模块的室内视频，在巡航过程中，将巡航移动方向的室内视频标记为巡航视频，将其余的室内视频标记为待定视频，将巡航视频转换为视频影像帧，并将巡航视频的视频影像帧标记为巡航影像帧，将巡航影像帧作为障碍检测模型的输入数据，获取得到巡航影像帧输出数据的图像标签，将巡航影像帧输出数据的图像标签标记为巡航障碍值，障碍检测模型通过下述步骤获取得到：将巡航影像帧、待定影像帧标记为训练图像，对训练图像赋予图像标签，将训练图像按照设定比例划分成训练集和验证集，构建神经网络模型，通过训练集和验证集对神经网络模型进行迭代训练，当迭代训练次数大于迭代次数阈值时，则判定神经网络模型完成训练，将训练完成的神经网络模型标记为障碍检测模型，其中，图像标签的数值越大，表示障碍物越大。将巡航障碍值按照视频影像帧的时间先后顺序进行排序，获取得到障碍变化值Rs，障碍变化值Rs通过下述步骤获取得到：将排序后相邻的后一个巡航障碍值标记为邻前障碍值，将排序后相邻的前一个巡航障碍值标记为邻后障碍值，将邻后障碍值与邻前障碍值进行差值计算，获取得到障碍变化值，并标记为Rs。设置每个障碍变化值均对应一个基准变化值，当障碍变化值≥基准变化值时，将该障碍变化值标记为障碍增加值，获取得到障增值Tg，障增值Tg通过下述步骤获取得到：将障碍增加值与基准变化值进行差值计算，获取得到障碍增变值，将所有障碍增变值进行求和处理，获取得到障碍增变总值，并标记为Rd，获取得到障碍变化值标记为障碍增加值的总数量，并标记为Lw，利用公式Tg＝Rd×a1+Lw×a2获取得到障增值Tg，其中，a1为障碍增变总值系数，a2为障碍增加数量系数，a1的取值为0.68，a2的取值为0.71。当障碍变化值＜基准变化值时，将该障碍变化值标记为障碍减小值，获取得到障减值Ph，障减值Ph通过下述步骤获取得到：将基准变化值与障碍减小值进行差值计算，获取得到障碍减变值，将所有障碍减变值进行求和处理，获取得到障碍减变总值，并标记为Jm，获取得到障碍变化值标记为障碍减小值的总数量，并标记为Fs，利用公式Ph＝Jm×b1+Fs×b2获取得到障减值Ph，其中，b1为障碍减变总值系数，b2为障碍减小数量系数，b1的取值为0.67，b2的取值为0.72。获取得到巡继值Kt，巡继值Kt通过下述步骤获取得到：利用公式Kt＝Tg×c1-Ph×c2获取得到巡继值Kt，其中，c1为障增值系数，c2为障减值系数，c1的取值为0.99，c2的取值为0.98。设置巡继值阈值为Rb，当巡继值Kt≥巡继值阈值Rb时，停止当前巡航路线，当巡继值Kt＜巡继值阈值Rb时，不作处理。设置巡继值阈值为2.5，当巡继值Kt为2.6时，停止当前巡航路线。设置巡航分析模块，配合多传感器可以及时分析室内的当前巡航路线，及时对室内的巡航线路进行提前避障处理。

实施例2

参照图2至图3，在实施例1的基础上，还包括巡航调整模块，巡航调整模块用于选定后续巡航方位，具体为：

将待定视频转换为视频影像帧，并将待定视频的视频影像帧标记为待定影像帧，将待定影像帧作为障碍检测模型的输入数据，获取得到待定影像帧输出数据的图像标签，将待定影像帧输出数据的图像标签标记为待定障碍值，获取得到每个待定视频对应的待定选择值，并标记为Mt，待定选择值Mt通过下述步骤获取得到：获取得到同一待定视频之前的n个待定障碍值，将n个待定障碍值进行求和处理并取均值，获取得到待定选择值Mt。将待定选择值数值最小的待定视频标记为选定视频，将选定视频对应的传感器方位确定为选定巡航方位。设置巡航调整模块，配合多传感器可以分析室内巡航的最优线路，进而及时对室内的巡航路线进行调整。

工作原理：

步骤一：连接对应传感器，并采集对应传感器拍摄的视频，将拍摄的视频标记为室内视频；

步骤二：采集多个数据采集模块的室内视频，在巡航过程中，将巡航移动方向的室内视频标记为巡航视频，将其余的室内视频标记为待定视频，获取得到巡继值Kt，设置巡继值阈值为Rb，当巡继值Kt≥巡继值阈值Rb时，停止当前巡航路线，当巡继值Kt＜巡继值阈值Rb时，不作处理；

步骤三：获取得到每个待定视频对应的待定选择值，并标记为Mt，将待定选择值数值最小的待定视频标记为选定视频，将选定视频对应的传感器方位确定为选定巡航方位。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本模板的保护范围。

以上对本发明的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。