室内机器人视觉定位系统

1.一种室内机器人视觉定位系统，其特征在于，所述系统包括路标装置、图像获取装置和服务器；所述路标装置包括多个无源路标，且所述多个无源路标设置在预设空间的预设位置处，其中，所述无源路标包括多个标志位，所述标志位用于设置标志点；所述服务器包括第一判断模块、第二判断模块、最优无源路标获取模块和机器人坐标获取模块；所述图像获取装置，配置为获取所述预设空间的原始图像，并将所获取的原始图像传输给所述服务器；所述第一判断模块，配置为判断所述服务器接收到的原始图像是否存在无源路标；所述最优无源路标获取模块，配置为在所述第一判断模块判断为原始图像中存在无源路标的情况下，获取所述原始图像中的最优无源路标；所述第二判断模块，配置为获取所述最优无源路标获取模块所获取的最优无源路标的ID编码，并判断所述最优无源路标的ID编码是否存在于预设数据库中，以及获取所述最优无源路标处于水平状态时各标志点中心的像素坐标；所述预设数据库包括无源路标的ID编码、无源路标在水平状态下的各标志点中心在世界坐标系下的坐标，以及各标志点中心在第一坐标系下的坐标；所述第一坐标系是所述无源路标在水平状态下，以位于所述无源路标首行首列位置的标志位的中心为原点，以位于所述无源路标首行首列位置的标志位的中心的水平方向的中垂线所在直线为X坐标轴，以及以位于所述无源路标首行首列位置的标志位的中心的垂直方向的中垂线所在直线为Y坐标轴的三维坐标系；所述机器人坐标获取模块，配置为在所述第二判断模块判断为最优无源路标的ID编码存在于预设数据中的情况下，依据所述第二判断模块获取的最优无源路标的ID编码和所述最优无源路标处于水平状态时各标志点中心的像素坐标，以及所述预设数据库，得到机器人在所述世界坐标系下的坐标；其中，多个所述标志位为A×A的阵列，且多个所述标志位等距网格分布构成编码块，位于编码块中心位置的标志位设有标志点，所述标志位为正方形；其中，A为奇数；所述无源路标还包括矩形条；所述矩形条与所述编码块并排布置，所述矩形条较长对边的中点与所述编码块的中心在同一直线上，所述编码块固定设置在所述矩形条的预设侧；所述编码块用于确定所述无源路标的ID编号；所述矩形条用于确定所述无源路标在所述原始图像中的位置。 2.根据权利要求1所述的室内机器人视觉定位系统，其特征在于，所述第一判断模块包括轮廓提取单元、长宽比计算单元、位置获取单元、发光判断单元和长宽比判断单元；所述轮廓提取单元，配置为对所述服务器接收到的原始图像进行二值化处理，并提取所述二值化处理后的图像的轮廓；所述长宽比计算单元，配置为计算所述轮廓提取单元提取的轮廓的长宽比，并选取满足预设第一长宽比的轮廓得到候选矩形条轮廓，以及选取满足预设第二长宽比的轮廓得到候选编码块轮廓；所述位置获取单元，配置为计算所述长宽比计算单元所选取的候选矩形条轮廓的倾斜角度，并找出在水平状态下所述候选矩形条轮廓中心和候选矩形条轮廓两个对边的中垂线，以及获取位于所述候选矩形条轮廓的中垂线上的候选发光位置，且各所述候选发光位置与所述候选矩形条中心的距离相等，其中，所述的距离等于所述无源路标中矩形条的中心与所述编码块的中心的距离；所述发光判断单元，配置为判断所述位置获取单元所获取的候选发光位置是否只有一处发光；所述长宽比判断单元，配置为在所述发光判断单元判断为只有一处发光位置的情况下，判断所述发光位置的轮廓的长宽比是否为1，若是则所述原始图像中存在无源路标，若否则所述原始图像中不存在无源路标。 3.根据权利要求1所述的室内机器人视觉定位系统，其特征在于，所述最优无源路标获取模块包括距离计算单元和最优无源路标选择单元；所述距离计算单元，配置为在所述第一判断模块判断为原始图像中存在无源路标的情况下，计算所述矩形条的中心到所述原始图像的中心的距离；所述最优无源路标选择单元，配置为选择所述距离计算单元所得到的距离中最小的距离，将所述最小的距离所对应的无源路标作为最优无源路标。 4.根据权利要求1所述的室内机器人视觉定位系统，其特征在于，所述第二判断模块包括水平旋转单元和ID编码获取单元；所述水平旋转单元，配置为依据下式所示方法和第二坐标系，将所述最优无源路标获取模块所获取的最优无源路标顺时针旋转β度至水平状态：其中，所述第二坐标系是以所述矩形条的中心为原点O’，以水平方向为X’坐标轴，以及以垂直方向为Y’坐标轴构建的二维坐标系；所述β为所述最优无源路标顺时针旋转的角度；所述C为所述最优无源路标的编码块的中心；所述α为以所述原点O’为端点并穿过所述最优无源路标的编码块的中心的射线O’C，与X’坐标轴正方向形成的夹角；所述ID编码获取单元，配置为检测所述水平旋转单元所获取的水平状态下的最优无源路标的标志点，并获取所述最优无源路标的ID编码，以及获取所述最优无源路标处于水平状态时各标志点中心的像素坐标。 5.根据权利要求4所述的室内机器人视觉定位系统，其特征在于，所述ID编码获取单元包括检测子单元，所述检测子单元配置为执行下述操作：对所述水平旋转单元所获取的水平状态下的最优无源路标，从所述最优无源路标的编码块的中心出发，按照网格间距在东、南、西和北四个方向搜索发光点，并按照预设间距的在东南、东北、西南和西北四个方向搜索发光点；将所述第一坐标系的Y坐标轴的正方向定义为北；判断所述发光点所在轮廓的长宽比是否为1，若是则将所述发光点所在位置对应的编号记为1，若否则将所述发光点所在位置对应的编号记为0；依据所有所述发光点所在位置对应的编号，获取所述最优无源路标的ID编码。 6.根据权利要求4所述的室内机器人视觉定位系统，其特征在于，所述机器人坐标获取模块包括像素坐标获取单元、第一坐标系坐标获取单元、机器人第一坐标系坐标获取单元和机器人世界坐标系坐标获取单元；所述像素坐标获取单元，配置为将所述ID编码获取单元所获取的最优无源路标处于水平状态时各标志点中心的像素坐标逆时针旋转β度，获取各标志点中心的像素坐标；所述第一坐标系坐标获取单元，配置为依据所述预设数据库和所述ID编码获取单元所获取的最优无源路标的ID编码，获取所述最优无源路标在第一坐标系下的坐标；所述机器人第一坐标系坐标获取单元，配置为依据所述像素坐标获取单元所获取的各标志点中心的像素坐标和所述第一坐标系坐标获取单元所获取的最优无源路标在第一坐标系下的坐标，通过PnP方法获取所述第一坐标系相对于机器人的坐标，并通过方向变换获取机器人在第一坐标系下的坐标；所述机器人世界坐标系坐标获取单元，配置为依据所述ID编码获取单元所获取的最优无源路标的ID编码、机器人第一坐标系坐标获取单元所获取的机器人在第一坐标系下的坐标，以及所述预设数据库，获取机器人在世界坐标系下的坐标。 7.根据权利要求1所述的室内机器人视觉定位系统，其特征在于，所述路标装置配置为依据预设空间的长度、相机焦距、靶面尺寸的长度和所述机器人距天花板的垂直距离获取无源路标的数量和无源路标之间的距离，并依据所述无源路标的数量和无源路标之间的距离构建路标装置；依据下式方法获取路标装置中无源路标的数量：以及依据下式方法获取无源路标之间的距离：其中，f为相机焦距，WD为所述机器人与所述路标装置的垂直距离，SS h 为所述靶面尺寸的长度，W h 为所述预设空间的长度，n为所述路标装置中无源路标的数量，d为所述无源路标之间的距离。 8.根据权利要求1-7任意一项所述的室内机器人视觉定位系统，其特征在于，所述最优无源路标获取模块，配置为在所述第一判断模块判断为原始图像中不存在无源路标的情况下，获取所述预设空间的原始图像，并将所获取的原始图像传输给所述服务器。 9.根据权利要求1-7任意一项所述的室内机器人视觉定位系统，其特征在于，所述机器人坐标获取模块，配置为在所述第二判断模块判断为最优无源路标的ID编码不存在于预设数据库中的情况下，获取所述预设空间的原始图像，并将所获取的原始图像传输给所述服务器。