[发明专利]一种基于二维码的车辆定位方法

说明书

技术领域

本发明涉及到移动车辆的导航定位方法，特别是涉及配有视觉定位系统的车辆，通过识别地面上的二维码来确定车辆的位置信息的定位方法。

背景技术

当代的自动驾驶车辆，都会配备各种各样的传感器，通过这些传感器来识别地理环境的信息来为车辆的导航提供依据。这些传感器包括：超声传感器、物理接触的位移传感器、激光传感器，以及能够采集2D和3D的视觉传感器。

但是，现有技术中的方法存在着或价格昂贵、或运算速度慢、或精度差等缺点，因此，本领域需要一种成本低、处理速度快并能满足要求的方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于二维码的车辆定位方法，主要依靠从地面读取二维码信息的特征来计算出车辆所在的位置，成本低，处理速度快。

本发明采用的技术方案如下。

首先，从摄像头读取图像信息，然后对获取的图像进行预处理，如颜色转换、图像增强、图像缩放；然后检测图像中的二维码，从图像中的二维码获取角点的图像坐标信息，计算出摄像头到二维码角点的距离，并且识别出特殊二维码的ID，根据二维码ID与场地地图的地理关系获得车辆在该地图环境下的位置和姿态。

其中，在确定车辆的坐标的时候，视觉系统必须感知到至少一个二维码的存在。

其中，在场地中的二维码ID是该场地内唯一的ID，并与场地地图相关联；提供给车辆车载视觉系统，从而确认车辆的定位信息。

本发明与现有技术相比具有如下优点。

1、简单：用简单的方法，给出了车的视觉系统的地理信息和地图的几何关系.目前迅速发展的自动识别技术——二维码作为此技术最低层的信息存储载体之一，承载着他自己的优势(低成本，高存储密度，超高速识别，较强的纠错能力)，在自动识别领域发挥着重要的作用，本发明就是利用二维码的简单、方便并且识别率高的特点，来识别车辆的位置信息。

2、快速的处理过程：本发明的方法通过视觉摄像头对获取的图像进行预处理，如颜色转换、图像增强、图像缩放，然后检测图像中的二维码，从图像中的二维码获取角点的图像坐标信息，根据二维码ID从场地二维码坐标文件中读取角点的空间坐标，根据角点的图像坐标以及空间坐标估计摄像头的位置和姿态。因为对图像进行了缩放、颜色转换，并且只需提取二维码的角点信息，所以对减小了图像处理过程中的计算量，实现了快速的处理速度。

3、特征提取：根据特殊二维码的特征及边框设计，可以利用边框角点坐标，计算出定位信息；通过二维码的解码，获取唯一ID。

4、高精度的三维信息：视觉传感器的三维坐标系原点到二维码的三维坐标系原点的X、Y、Z距离测量精度可以达到厘米级别。

5、鲁棒性：对视觉系统而言，光照条件的变化及光亮度的不均匀将会降低识别精度，甚至会导致识别失败。本发明从增加辅助光源和算法本身入手，提高了系统的鲁棒性，可以满足一般场景的要求。

7、环境设置简单：对车辆运行的环境改动量小。

8、扩展性好：根据不同的需要可以增加视觉摄像头的数量，而且不用重新编写代码，只需修改其中的部分的参数，来满足多目识别的需求

附图说明

图1是本发明的算法流程图。

图2是摄像头与3维空间中标记之间的变换关系示意图。

图3是本发明所使用的二维码的一种实施例。

具体实施方式

附图1所示的是本发明的方法的流程图。根据本发明的方法，在对车辆定位的过程中，首先从摄像头读取图像信息，然后对获取的图像进行预处理，如颜色转换、图像增强、图像缩放。随后，检测图像中的二维码(MARKER)，从图像中的二维码获取角点的图像坐标信息，计算出摄像头到二维码角点的距离，并且识别出特殊二维码的ID，根据二维码ID与场地地图的地理关系，获得车辆在该地图环境下的位置和姿态。

在确定车辆的坐标的时候，视觉系统必须感知到至少一个二维码的存在。

其中，在场地中的二维码ID是该场地内唯一的ID，并与场地地图相关联；提供给车辆车载视觉系统，从而确认车辆的定位信息。

从图像中的MARKER获取角点的图像坐标的步骤的具体说明如下。

一、对二值图像进行轮廓跟踪。

确定二值图像中轮廓的步骤如下：

1)查找轮廓起始点：

①若f(i，j)＝1且f(i，j-1)＝0，则当前像素点(i，j)为轮廓外缘的起始点；并使当前轮廓编号(CCC)增加1，(i2，j2)赋值为(i，j-1)；