具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行详细描述。为进一步说明各实施例，本发明提供有附图。这些附图为本发明揭露内容的一部分，其主要用以说明实施例，并可配合说明书的相关描述来解释实施例的运作原理。配合参考这些内容，本领域普通技术人员应能理解其他可能的实施方式以及本发明的优点。图中的组件并未按比例绘制，而类似的组件符号通常用来表示类似的组件。

本发明实施例提供一种基于室内环境的辅助光视觉检测装置，包括线光源发射器和摄像头，可以认为线光源发射器在辅助光视觉检测装置中的装配特征匹配摄像头的镜头视角。线光源发射器的发射方向不与室内水平地面平行，线光源发射器的发射方向既可以倾斜向下设置，也可以倾斜向上设置，使其出射的线光源与摄像头的视角相交形成有效检测区域。与现有技术中增加线光源发射器的技术方案相比，本实施例室内环境的视觉导航过程中，所述线光源发射器辅助检测近距离的障碍物，避免摄像头一直拍摄到包含有反射光斑的场景画面，降低室内环境边界区域的反射光斑对单摄像头检测障碍物的干扰。值得注意的是,室内环境是存在边界限制的导航区域，如果将中国专利201420865149.1公开的障碍物识别装置执行室内环境的障碍物检测任务，则所述障碍物识别装置的光幕调制装置发射的平行光幕总会被室内环境的边界区域反射，使得摄像头一直拍摄到包含有反射光斑的场景画面，从而影响调用摄像头避障和导航的准确性。

作为一种实施例，如图1所示，所述线光源发射器104安装在所述摄像头103的上方，且所述线光源发射器104的发射方向相对于水平面斜向下设置，使其出射的线光源所形成的线光源105与所述摄像头103的视角106相交形成有效检测区域107，实现线光源105自上而下地覆盖并交叉于所述摄像头103的有效检测视角范围，辅助检测地平面凸起的障碍物。具体地，所述线光源发射器104的发射端与所述摄像头103的镜头都朝向所述辅助光视觉检测装置的前方，辅助检测所述辅助光视觉检测装置的前方地平面上凸起的障碍物，所述线光源发射器104的发射方向与水平方向成一个预设出射角度，使得所述线光源发射器104发射的线光源105在所述辅助光视觉检测装置的前方预设距离范围内与所述摄像头103的视角相交形成有效检测区域107。在本实施例中，所述摄像头103的安装方式将检测障碍物的区域限制在距离辅助光视觉检测装置较近的区域内，即所述有效检测区域107，排除远距离的室内障碍物的反射光或外界强光反射的干扰，去除强光斑造成的虚假障碍物，适用于室内各种复杂环境。

作为另一种实施例，在所述辅助光视觉检测装置中，所述线光源发射器也可以安装在所述摄像头的下方，且所述线光源发射器的发射方向相对于水平面斜向上设置，使其出射的线光源与所述摄像头的视角相交形成有效检测区域。自下而上地与所述摄像头的有效检测视角范围交叉，也能形成一个基于障碍物的近距离交叉重叠检测区。具体地，所述线光源发射器的发射端与所述摄像头的镜头都朝向所述辅助光视觉检测装置的前方，辅助检测所述辅助光视觉检测装置的前方地平面上凸起的障碍物，所述线光源发射器的发射方向与水平方向成前述的预设出射角度，使得所述线光源发射器发射的线光源在所述辅助光视觉检测装置的前方预设距离范围内与所述摄像头的视角相交形成有效检测区域。在本实施例中，所述摄像头的安装方式将检测障碍物的区域限制在距离辅助光视觉检测装置较近的区域内，排除远距离的室内障碍物的反射光的影响。

值得注意的是，所述预设出射角度的角度范围为40度至80度。精确限制所述线光源发射器相对于水平面的发射方向，有利于覆盖并交叉于所述摄像头的有效检测视角范围。

优选地，所述线光源发射器104所处的安装位置与所述摄像头103所处的安装位置在竖直方向上存在预设高度差值，使得不同距离处的障碍物反射光斑分布于所述摄像头103的成像画面的不同高度处，其中所述摄像头103的镜头光轴的位置是固定的。在保持所述预设出射角度和所述摄像头103的镜头光轴不变的前提下，当预设高度差值设置得越大，所述线光源105覆盖并交叉于所述摄像头103的有效检测视角106的区域越大，形成的所述有效检测区域107越大。本实施例可根据室内环境的分布状况，对所述线光源发射器与所述摄像头的相对高度位置进行调节，尽可能提高障碍物的检测效果。本实施例将所述预设高度差值设置为5cm，所述预设距离范围设置在60cm至80cm，从而形成一个精确的障碍物有效检测范围。

优选地，所述线光源发射器104是一种激光发射模组，其发射的激光表现为一条直线的线光源，如图1的线光源105所示，始终与地面相交，地面反射的光斑只有射入所述有效检测区域107才能被所述摄像头103拍摄到。当所述线光源105对物体照射时就会在该物体上投射出一条明亮的带状光斑。如附图1 所示，当所述线光源105与路面相交并以所述预设出射角度倾斜向下照射时，如果路面上有障碍物就会在该障碍物表面反射出一条明亮的光斑，且进入所述有效检测区域107被所述摄像头103拍摄到。本实施例采用可见光激光光源，充分利用激光高方向性、低散射的特点，使照射出的光线发散角度极小、几乎没有散射光。

优选地，所述摄像头103的镜头光轴设置为水平向上20度，所述摄像头103的视角范围设置为80度到120度，使得障碍物出现在所述有效检测区域107内时即可在所述摄像头103的成像画面上呈现光斑图像；其中，所述有效检测区域107是所述线光源发射器104发射的线光源105与所述摄像头103的视角106的相交区域。所述摄像头103的镜头光轴和所述线光源发射器104的相对位置，限制所述线光源发射器104相对于水平面的发射方向，有利于覆盖并交叉于所述摄像头103的有效检测视角106，从而交叉形成有效检测区域107。

具体地，如图2所示，所述摄像头103拍摄到所述有效检测区107内的第一预设位置处的障碍物反射光斑，并在所述摄像头103的成像画面位置处的影像感测片202上形成光斑图像201，光斑图像201的中心位置A在影像感测片202上的高度为h；当障碍物相对于所述第一预设位置拉近其与所述摄像头103的距离时，所述摄像头103拍摄到所述有效检测区107内的第二预设位置处的障碍物反射光斑，并在所述摄像头103的成像画面位置处的影像感测片204上形成光斑图像203，光斑图像203的中心位置A1在影像感测片204上的高度为h1，其中高度h1明显大于高度h，而且第一预设位置与所述摄像头103的水平距离大于第二预设位置与所述摄像头103的水平距离。因此本实施例可以根据所述摄像头103的成像画面上的反射光斑图像来判断其与所述有效检测区107内的障碍物的远近程度。另外，所述辅助光视觉检测装置完成识别障碍物后还可以依据光斑分布于所述摄像头103的成像画面中的高度差异估算出障碍物的距离，其依据的就是中学课本几何光学中的凸透镜成像原理，该原理在很多光学测距仪器中都有应用属于公知技术，不再具体赘述。

优选地，所述线光源发射器104可以包括预设数量的激光发射管，按一定形状排布于所述摄像头103的上方，且激光发射管的发射方向相对于水平面斜向下设置，且与水平面成所述预设出射角度。或者，所述线光源发射器包括预设数量的激光发射管按一定形状排布于所述摄像头的下方，且激光发射管的发射方向相对于水平面斜向上设置，且与水平面成所述预设出射角度。大幅度提高视觉检测的精度。本优选实施方式将所述预设数量的激光发射管在所述摄像头103的上方或所述摄像头103的下方排布成规则的形状，使这些激光发射管在障碍物的反射面上形成的光斑是有一定形状的，该光斑在所述摄像头103的成像平面中形成较为容易识别的图形，有利于通过光斑识别障碍物；多个激光发射管发射的激光可以在障碍物上形成多个光斑，这些光斑尤其为形成可方便识别的图形，可减少外界光线(例如强光)在障碍物形成的亮点造成的干扰；也可以判断多个方位处的障碍物的距离。例如通过中间位置的激光发射管1形成的光斑测出中间方向上障碍物；而通过激光发射管1左侧的激光发射管2形成的光斑，探测出前方偏左方向上障碍物；而通过激光发射管1右侧的激光发射管2形成的光斑，探测出前方偏右方向上障碍物。

基于前述辅助光视觉检测装置，本发明实施例还提供一种移动机器人，如图1所示，该移动机器人的机体101外壳前端装配有所述的辅助光视觉检测装置，该移动机器人的机体101的底部装配有驱动轮102，所述辅助光视觉检测装置的所述线光源发射器104的发射端和所述摄像头103的镜头都设置为朝向移动机器人的前进方向，所述线光源发射器104发射的线光源105在所述移动机器人的前方预设距离范围内与所述摄像头103的视角106相交形成有效检测区域107，实现线光源105覆盖并交叉于所述摄像头103的有效检测视角106范围，辅助所述移动机器人检测地平面凸起的障碍物，与现有技术相比，避免移动机器人在导航过程中的摄像头103一直拍摄到包含有反射光斑的场景画面，降低室内环境边界区域的反射光斑或外界的强光对摄像头检测障碍物的干扰。

在所述移动机器人前进过程中，当前方的障碍物在所述辅助光视觉检测装置的所述有效检测区域107之外时，所述摄像头103的成像平面上没有来自前方的障碍物反射的光斑图像；在所述移动机器人前进过程中，当前方的障碍物比较远，所述线光源105和所述摄像头103视角没有交集，所述摄像头103拍摄不到线光源，当前面有障碍物逐渐靠近，开始进入所述线光源105和所述摄像头103的视角106的交集点区域时，前方的障碍物出现在所述辅助光视觉检测装置的所述有效检测区域107内，来自前方的障碍物反射的光斑图像出现在所述摄像头103的成像画面上,且在所述有效检测区域107内，前方的障碍物越靠近所述移动机器人，光斑图像在所述摄像头103的成像画面上的高度越大，具体的实施方式参照前述图2对应的实施例。因此所述移动机器人可以根据所述摄像头103的成像画面上的反射光斑图像来判断其与所述有效检测区107内的障碍物的远近程度，进而做出相应的避障路径规划。本实施例根据室内环境的分布状况，在所述移动机器人的机体101上对所述线光源发射器104与所述摄像头103的相对高度位置进行调节，尽可能提高障碍物的检测效果。

优选地，所述摄像头103设置在所述移动机器人的前进地面的预设高度上，所述移动机器人用于根据障碍物反射光斑在所述摄像头的成像画面中的位置、预先设定的所述摄像头103的成像画面到所述摄像头的透镜光心的垂直距离以及所述摄像头的预设高度，利用三角几何关系计算出所述移动机器人前方实时检测到障碍物的距离。在本优选例中，设置点O为所述摄像头103的透镜光心；P表示所述线光源发射器104 所发射的激光在所述有效检测区域107内的障碍物上所形成的光斑，然后反射入所述摄像头103并在其成像画面上形成光斑图像P’；光心O到所述摄像头103的成像画面的垂直距离为|0B|,作为预先设定的所述摄像头103的成像画面到所述摄像头103的透镜光心的垂直距离，其中，连线OB在所述摄像头103的成像画面上的垂足为B，即所述摄像头103的透镜光轴与所述摄像头103的成像画面的交点为B， |P' B|则可以作为光斑图像P’的像距。当所述摄像头103在所述辅助光视觉检测装置或所述移动机器人上的装配固定后，连线0B 的长度是预先设定的，而且像距|P' B|则通过对所述摄像头103的成像画面上光斑图像P’的高度位置获得。同时，预先设置好所述摄像头103相对于所述移动机器人的前进地面的预设高度H2，所述摄像头103的光心O到水平地面的距离可以处理为所述摄像头103相对于所述移动机器人的前进地面的预设高度H2；所述摄像头103的成像画面上的光斑图像P’、所述摄像头103的光心O与障碍物上光斑P在同一直线上；而且光心O到所述摄像头103的成像画面的垂直连线OB近似于平行于所述移动机器人的前进地面；因此根据直角相似三角形的边长比例原理可得，所述有效检测区域107内的障碍物上光斑P到所述摄像头103的光心O的水平距离=|OB|*H2/|P’B|，本实施例将该水平距离作为所述移动机器人检测到的障碍物距离。本实施例为借助所述辅助光视觉检测装置为所述移动机器人增加障碍物测距功能，使其根据该障碍物的距离执行避障导航路径规划。所述移动机器人通过分析检测到的障碍物的分布情况，选择最佳前进方向以避开障碍物。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的是让熟悉该技术领域的技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此来限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作出的等同变换或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。