CN109978110A - 一种用于agv定位与导航的二维码及解码方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于AGV定位与导航的二维码及解码方法，二维码包括对准线、定位图形、位置探测图形、数据区域图形、编码数据、矫正图形。方法包括：通过对二维码中位置探测图形与矫正图形进行比例验证，识别其是否用于AGV定位与导航；将二维码图像中的数据区域图形划分为不同区域提取数据，重新摆放生成数据矩阵，按照DM码规则进行解码，获取AGV导航的解码数据信息；当二维码存在严重污损导致数据解码不成功时，也可以通过位置探测图形和定位图形进行定位及角度检测。自动引导运输车使用该二维码进行导航定位，提高了定位及解码效率，降低了由于二维码污损导致的误码率，其拥有的十进制6位信息数据足以满足该应用领域的地标ID需求。

Description

一种用于AGV定位与导航的二维码及解码方法
技术领域
本发明涉及自动引导运输车的应用领域，具体的说是一种用于AGV定位与导航的二维码及解码方法。
背景技术
目前自动引导运输车所使用基于机器视觉的导航与定位标识分为两类。第一类是由圆形和长方形多种组合排列组成的定位图形，其具有定位算法简单、定位速度快的优点，但包含ID信息量少且容易损坏。第二类是由标准的QR码或者DM码作为定位图形，但这两种编码都有各自的优缺点。对于自动引导运输车上导航与定位的应用领域，QR码拥有过大的码容量密度，容易造成资源浪费，而且相比于DM码，QR码纠错能力上更差。DM码虽然在编码破损的识别上的表现得更为出色，但DM码只能在一个方向上读取，极大的限制了其在高速定位上的应用。
发明内容
本发明在分析已有定位图形、QR码、DM码的优缺点后，提出一种定位速度快、容错率高、信息容量适合的二维码图形。
本发明为实现上述目的所采用的技术方案是：一种用于AGV定位与导航的二维码，包括：
二维码图像，为矩形，包括数据区域图形、位置探测图形和矫正图形；
对准线，为四个，分别设置在二维码图像周围空白区域外边缘处；
定位图形，为两个，分别设置在数据区域图形相对的两侧空白区域上；
编码数据，为数字或字母组合，设置在二维码图像下方的空白区域上，用于表示数据区域图形的解码数据信息。
所述数据区域图形，设置在二维码图像的中心区域，通过对其重新摆放和解码获取用于AGV导航的解码数据信息。
所述位置探测图形，设置在二维码图像的任意三个角上，用于从任意角度扫描该图形均能通过位置探测图形的边长比例关系定位二维码图像。
所述校正图形，为黑色正方形轮廓内嵌套一个黑色图形，设置在二维码图像的第四个角上，用于根据其与位置探测图形的比例关系校正二维码定位信息的准确性。
所述四个对准线相连的交点为该二维码图像的中心点，所述对准线用于施工人员将此二维码准确贴合在用于指引AGV运动轨迹的实际位置的地面上。
所述定位图形设置在二维码图像的左右或上下两侧；用于二维码图像的旋转角度检测。
一种用于AGV定位与导航的二维码解码方法，包括以下步骤：
步骤1：利用二维码扫码装置水平扫描二维码，获取位置探测图形、定位图形在二维码上的位置；
步骤2：通过对位置探测图形与矫正图形进行比例验证，识别当前二维码图像是否为用于AGV定位与导航的二维码；
步骤3：将二维码图像中的数据区域图形划分为不同区域，并按区域提取数据，按照DM码编码规则重新摆放生成数据矩阵，将数据矩阵按照DM码解码规则进行解码，获取用于AGV导航的解码数据信息；
步骤4：当二维码存在严重污损导致数据解码不成功时，通过定位图形的位置，获取当前二维码的中心点位置和旋转角度用于AGV导航。
所述二维码图像中矫正图形与位置探测图形存在预设的比例关系；所述预设的比例关系能唯一确定该二维码图像是否为用于AGV定位与导航的二维码。
所述步骤3中重新摆放为平移、旋转处理。
本发明具有以下有益效果及优点：
自动引导运输车使用该二维码进行导航定位，提高了定位及解码效率，降低了由于二维码污损导致的误码率，其拥有的十进制6位信息数据足以满足该应用领域的地标ID需求。当二维码严重污损时，即使不能解码，也可以通过位置探测图形和黑色定位点进行定位及角度检测。
附图说明
图1是该发明二维码标签的整体图例。
图2是二维码数据区域通过颜色划分。
图3是将颜色划分的区域通过平移和旋转组成的新的格式。
图4是将新格式的数据通过DM码编码方式解码。
图中1.对准线，2.定位图形，3.位置探测图形，4为数据区域图形，40.紫色数据块举例，41.绿色数据块举例，5为编码数据，6.矫正图形。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明做进一步的详细说明。
在现有技术中QR码使用三个具有黑白比例的位置探测图形用于定位，并用第四个角的矫正图形进行验证。该位置探测图形具有全方位扫描识别读取的快速响应优势，通过三个位置探测图形可以迅速定位出二维码中心位置和旋转角度，同时可以快速定位和读取出数据及容错密钥中的原始数据。而在另一方面，DM码具有更强的容错能力，它只需要读取资料的20％即可精确辨读。对少于255个字码的DM二维条码，错误纠正字码可由资料字码计算得出。
本发明取用两种二维码编码的优点，规避两种二位码的缺点。在定位的位置探测图形设计上，在现有QR码的基础上进行改进。为减少标记损坏增加了二维码的空白区域。由于在自动引导运输车上导航与定位的应用领域使用信息量较小，取消了原有二维码中的定位图形、格式信息、版本信息。将数据顺序重新排列。为提升二维码的错误纠正能力，该发明中的二维码数据区域经过数据重组，转换为一个DM码的数据区域，应用现有的解码方式进行解码。
举例说明，将该发明中二维码中上部位的数据移动到DM码数据区域的左上方，将左侧数据移动到DM码数据区域的下方，将右侧数据移动到DM码数据的右上方，其他数据通过类似旋转与平移放置到对应位置上，将新组成的编码进行解码。
在上述基础上，在二维码空白区域增加一对黑色长方形定位图形2用于角度检测，在标签边缘增加四个对准线1用于操作人员粘贴二维码。
在图1中，通过使用全局快门感光元件的相机拍摄二维码照片。首先将图像进行水平扫描，快速提取出满足位置探测图形3的标志点，确定标志位置后通过矫正图形6进行比例验证，确保是需要检测的图形。在二维码严重污损导致数据解码不成功时，通过长方形定位图形2可以基本计算出二位码的位置及倾角。对准线1用于施工人员将此二维码准确贴合在设计的位置上。
在图2中，通过软件编程及数字处理。基于位置探测图形3的位置，提取相应区域(按照颜色)的数据并做平移旋转处理。
举例说明，在图2中的绿色数据块40，经过平移将数据放置在图3中最下方位置区域；在图2中紫色数据块41，经过平移将数据放置在图3中左上位置区域。同理在图2中蓝色数据块平移到对应位置；同理图2中黄色、红色数据块通过逆时针90度旋转后平移到对应位置；同理图2中橙色数据块根据标示T1、T2、T3、T4，平移到对应位置。
在图3中，经过平移旋转处理后的数据按照图中位置摆放。
在图4中，经过重新摆放的数据图形(图3)作为DM码的数据区，在图3图像的四周增加DM码的定位符号，通过DM码编码规则进行解码即可解得对应的地标ID站位数据，即解码数据信息。

Claims (9)

1.一种用于AGV定位与导航的二维码，其特征在于，包括：
二维码图像，为矩形，包括数据区域图形(4)、位置探测图形(3)和矫正图形(6)；
对准线(1)，为四个，分别设置在二维码图像周围空白区域外边缘处；
定位图形(2)，为两个，分别设置在数据区域图形(4)相对的两侧空白区域上；
编码数据(5)，为数字或字母组合，设置在二维码图像下方的空白区域上，用于表示数据区域图形(4)的解码数据信息。
2.按照权利要求1所述的一种用于AGV定位与导航的二维码，其特征在于，所述数据区域图形(4)，设置在二维码图像的中心区域，通过对其重新摆放和解码获取用于AGV导航的解码数据信息。
3.按照权利要求1所述的一种用于AGV定位与导航的二维码，其特征在于，所述位置探测图形(3)，设置在二维码图像的任意三个角上，用于从任意角度扫描该图形均能通过位置探测图形(3)的边长比例关系定位二维码图像。
4.按照权利要求1所述的一种用于AGV定位与导航的二维码，其特征在于，所述校正图形(6)，为黑色正方形轮廓内嵌套一个黑色图形，设置在二维码图像的第四个角上，用于根据其与位置探测图形(3)的比例关系校正二维码定位信息的准确性。
5.按照权利要求1所述的一种用于AGV定位与导航的二维码，其特征在于，所述四个对准线(1)相连的交点为该二维码图像的中心点，所述对准线(1)用于施工人员将此二维码准确贴合在用于指引AGV运动轨迹的实际位置的地面上。
6.按照权利要求1所述的一种用于AGV定位与导航的二维码，其特征在于，所述定位图形(2)设置在二维码图像的左右或上下两侧；用于二维码图像的旋转角度检测。
7.一种用于AGV定位与导航的二维码解码方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：利用二维码扫码装置水平扫描二维码，获取位置探测图形(3)、定位图形(2)在二维码上的位置；
步骤2：通过对位置探测图形(3)与矫正图形(6)进行比例验证，识别当前二维码图像是否为用于AGV定位与导航的二维码；
步骤3：将二维码图像中的数据区域图形(4)划分为不同区域，并按区域提取数据，按照DM码编码规则重新摆放生成数据矩阵，将数据矩阵按照DM码解码规则进行解码，获取用于AGV导航的解码数据信息；
步骤4：当二维码存在严重污损导致数据解码不成功时，通过定位图形(2)的位置，获取当前二维码的中心点位置和旋转角度用于AGV导航。
8.按照权利要求7述的一种用于AGV定位与导航的二维码解码方法，其特征在于，所述二维码图像中矫正图形(6)与位置探测图形(3)存在预设的比例关系；所述预设的比例关系能唯一确定该二维码图像是否为用于AGV定位与导航的二维码。
9.按照权利要求7所述的一种用于AGV定位与导航的二维码解码方法，其特征在于，所述步骤3中重新摆放为平移、旋转处理。
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