[发明专利]一种基于图像处理的机器人激光通信系统及其方法

权利要求书

1.一种基于图像处理的机器人激光通信系统，其特征在于：由激光编码发射装置（1）、图像获取装置（2）和图像处理解码装置（3）组成；

所述激光编码发射装置（1）包括激光发射器（101）、键盘（102）和微控制器（103），其中，

所述激光发射器（101）负责向所述图像获取装置（2）发射激光编码；

所述键盘（102）负责输入发射指令；

所述微控制器（103）负责检测所述键盘（102）的输入，获取发射指令，并根据发射指令通过定时器精准地控制所述激光发射器（101）发射激光编码的时间和时长；

所述图像获取装置（2）负责拍摄由所述激光发射器（101）发射过来的激光编码，并将所拍摄到的激光编码制成光点图像传输给所述图像处理解码装置（3）；

所述图像处理解码装置（3）负责将所述图像获取装置（2）传输来的光点图像进行缓存，处理，分析和解码；所述图像处理解码装置（3）包括图像存储模块（301）、图像差分模块（302）、图像滤波模块（303）、图像形状识别模块（304）和图像解码模块（305）；其中，

所述图像存储模块（301）负责存储参考图像和由所述图像获取装置（2）传输来的最新光点图像；

所述图像差分模块（302）负责将所述图像存储模块（301）中的两帧光点图像进行差分运算，以检测两帧光点图像中出现亮度和色彩变化的区域；

所述图像滤波模块（303）负责将差分后的光点图像转换成灰度图像，再进行中值滤波处理；

所述图像形状识别模块（304）负责根据灰度图像，设定一个阈值，将滤波后的灰度图像进行二值化，所述的二值化方法为，根据激光打开和关闭的时间，将滤波后的灰度图像中的每个像素点用数字“0”或者数字“1”来表示；当所述图像获取装置（2）的每帧图像的间隔时间为T时，数字“0”的像素点的激光点亮时间为2*T，激光关闭时间为4*T；数字“1”的像素点的激光点亮时间为4*T，激光关闭时间为2*T；然后计算灰度图像中所有为数字“1”的像素点的坐标平均值，即质心坐标，再计算质心到每个边缘像素点的距离，若这些距离的偏差在一定范围内，则认为是一个类圆形的激光点，即检测到激光点；

所述图像解码模块（305）负责在检测到激光点，即出现符合引导码条件的激光信号后，记录每帧光点图像出现激光点的情况，获得激光发射的亮灭时间，再根据激光通信协议进行解码，解码后的数据，若数据码和数据反码校验通过，即成功解码激光编码的指令。

2.根据权利要求1所述的基于图像处理的机器人激光通信系统，其特征在于：所述激光发射器（101）采用可同时发出一种或者多种颜色激光的高亮度激光发射器。

3.根据权利要求2所述的基于图像处理的机器人激光通信系统，其特征在于：所述激光发射器（101）发出的激光为绿色激光、红色激光、蓝色激光中的一种或几种。

4.根据权利要求1所述的基于图像处理的机器人激光通信系统，其特征在于：所述图像获取装置（2）为一种图像分辨率可调，且帧速率可软件配置的彩色相机。

5.根据权利要求1所述的基于图像处理的机器人激光通信系统，其特征在于：所述图像处理解码装置（3）为一种高性能工控机。

6.根据权利要求1所述的基于图像处理的机器人激光通信系统，其特征在于：所述图像获取装置（2）通过USB接口与所述图像处理解码装置（3）连接。