[发明专利]二维码识别方法及基于其的机器人视觉导航自定位方法

权利要求书

1.一种二维码，其特征是，所述二维码的编码图案包括顶角定位方格和中间九宫格编码区域，所述顶角定位方格为在二维码的编码图案四个顶角的其中三个顶角分别设有一个定位方格；所述中间九宫格编码区域是由3*3的数值方格组成，每个数值方格代表二进制字符串的码字符号“0”或者“1”，自上而下，从左到右对应的二进制位数依次是0～8。

2.根据权利要求1所述的二维码，其特征是，根据二维码的编码图案四个顶角的其中三个顶角的定位方格的不同位置组合来判断二维码的视角方向。

3.根据权利要求1或2所述的二维码，其特征是，所述九宫格编码区域中每个数值方格用黑白色表示“1”和“0”。

4.一种权利要求1-3任意一项所述二维码的识别方法，其特征是，包括以下步骤：

S1：获取待识别的二维码的编码图案；

S2：利用背景和前景的差别自适应选取阈值进行图像二值化处理；

S3：二值化图像上找到具有封闭区域的孔或者轮廓，通过设置该轮廓对应的外接矩形宽高之比和面积大小这两条件，找到九宫格编码图案顶角三个定位方格的位置；

S4：对九宫格编码区域进行横向与纵向九个区域的划分，解码出每个定位方格对应的二进制数；

S5：根据图像中三个定位方格不同的位置组合，确定视角方向和每个数值方格的二进制字符串，进而获得二维码的数据信息。

5.根据权利要求4所述二维码的识别方法，其特征是，

在步骤S2中，采用最大类间方差法进行图像二值化处理；

在步骤S3中，在二值化图像上利用OpenCV中的cvFindContours()函数快速找到具有封闭区域的孔或者轮廓。

6.一种基于二维码识别的机器人视觉导航自定位方法，其特征是，用于机器人按照规划路径自主行走，方法包括以下步骤：

步骤1:将机器人行走导航路径上的交叉路口作为节点进行编号，并根据每个节点编号对应的二进制编码设计相应二维码的编码图案，将二维码的编码图案平铺在与之对应的交叉路口节点处；

步骤2:利用导航路径对应的电子地图并基于迪杰斯特拉算法规划出机器人从起始点到目标点的最短路径，该最短路径包含了所要依次经过的交叉路口节点编号；

步骤3:机器人利用机身固定的摄像头实时观测行走路线上的导航图像，并对设置在交叉路口处二维码进行识别，获得对应的节点编号；

步骤4:将摄像头获取的连续帧视频节点图像识别出的相同的节点编号结果作为最终的定位节点编号，根据导航路径对应的电子地图进行实现机器人的自主定位。

7.根据权利要求6所述的基于二维码识别的机器人视觉导航自定位方法，其特征是，还包括以下步骤：

步骤5:根据规划的最短路径，通过左拐、右拐、直行和刹车指令指导机器人下一步的动作。

8.根据权利要求6或7所述的基于二维码识别的机器人视觉导航自定位方法，其特征是，在步骤3中，采用权利要求4或5所述二维码的识别方法对设置在交叉路口处二维码进行识别。

9.根据权利要求8所述的基于二维码识别的机器人视觉导航自定位方法，其特征是，

在步骤S4中，对九宫格编码区域进行横向与纵向九个区域的划分，确定每个区域黑白像素的比例，自上而下、从左到右对这九个分区解码出二进制数字，进而根据每个数值方格相应的二进制位数号转化为十进制数字，即为交叉路口的节点编号。

10.根据权利要求8所述的基于二维码识别的机器人视觉导航自定位方法，其特征是，

在步骤S5中，在确定了九宫格编码顶角三个定位方格的位置后，判断出机器人在交叉路径节点的来向以决定九宫格编码各个分区对应的二进制位数号，用以保证不同方向识别该九宫格节点编码图案的结果都是相同的。