CN111214166B - 自动行走式吸尘器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种自动行走式吸尘器，包括：储尘盒，设置在吸尘器的后端，用于保存吸尘器吸收的尘土和杂物；尘满指示器，嵌入在吸尘器的机壳上，用于在所述储尘盒容量充满的情况下，发出尘满指示信号；驱动电机，设置在吸尘器的底端，用于基于预设电子路线驱动吸尘器的驱动轮以控制吸尘器在房间内的行走位置；CF存储卡，设置在吸尘器的机壳内，与所述驱动电机连接，用于存储所述预设电子路线，并为所述驱动电机提供所述预设电子路线；速率控制设备，分别与图案识别设备和驱动电机连接，用于基于亮度衡量值确定驱动电机的实时转动速率，亮度衡量值越大，实时转动速率越低。通过本发明，保证了对高污染度区域的充分打扫。

Description

自动行走式吸尘器

技术领域

本发明涉及行走式吸尘器领域，尤其涉及一种自动行走式吸尘器。

背景技术

吸尘器过滤材料越细密就可以将空气过滤得吸尘器越干净，但透气度就越差，这样影响了电机吸入的风量，降低了吸尘器效率。但是对用户而言，舒适干净是主要的。吸尘器过滤材料的透气度是较低的，因此都做成波浪形以增加透气面积。这种过滤材料有的还可以反复清洗。任何过滤材料都有“寿命”，也就是长期使用后过滤材料的微孔已被小颗粒灰尘堵死。因此纸质的尘袋是比较理想的，用后即弃，卫生又方便。布质滤尘袋清洗后纤维会板结，影响过滤效果和透气效果。SMS三层复合过滤材料耐洗，但透气度稍低。

发明内容

为了解决现有技术中行走式吸尘器均速行走而无视要打扫目标具体污染情况的技术问题，本发明提供了一种自动行走式吸尘器。

为此，本发明需要具有以下两处关键的发明点：

(1)基于实时提取的地毯图案的整体亮度与地毯基准图案的整体亮度之差的绝对值，确定可行走吸尘器的驱动电机的实时转动速率，所述亮度衡量值越大，所述实时转动速率越低，从而保证对灰尘较多的地毯区域进行慢速仔细打扫；

(2)具体的地毯图案识别中，基于RGB颜色空间内R亮度值的背离程度，挑选数据有效的图像碎片用于参考和使用。

根据本发明的一方面，提供了一种自动行走式吸尘器，所述吸尘器包括：

储尘盒，设置在吸尘器的后端，用于保存吸尘器吸收的尘土和杂物；尘满指示器，嵌入在吸尘器的机壳上，与所述储尘盒连接，用于在所述储尘盒容量充满的情况下，发出尘满指示信号。

更具体地，在所述自动行走式吸尘器中，还包括：

驱动电机，设置在吸尘器的底端，用于基于预设电子路线驱动吸尘器的驱动轮以控制吸尘器在房间内的行走位置。

更具体地，在所述自动行走式吸尘器中，还包括：

CF存储卡，设置在吸尘器的机壳内，与所述驱动电机连接，用于存储所述预设电子路线，并为所述驱动电机提供所述预设电子路线。

更具体地，在所述自动行走式吸尘器中，还包括：

嵌入式摄像头，设置在吸尘器的底端，用于对吸尘器的底部进行实时摄像动作，以获得吸尘器底部图像；实时滤波设备，与所述嵌入式摄像头连接，用于基于所述吸尘器底部图像的噪声分布情况对所述吸尘器底部图像执行滤波处理，以获得实时滤波图像；噪声分析设备，与所述实时滤波设备连接，用于对所述吸尘器底部图像中幅值超过限量的噪声类型进行数量统计，以获得相应的噪声总数；碎片提取设备，与所述噪声分析设备连接，用于基于所述噪声总数确定对应的图像碎片大小，以将所述吸尘器底部图像分成多个确定大小的图像碎片；在所述碎片提取设备中，基于所述噪声总数确定的对应的图像碎片大小为一正方形；颜色测量设备，与所述碎片提取设备连接，用于对每一个图像碎片执行以下操作：获取每一个图像碎片中的一个或多个对象组成部分，每一个对象组成部分用于组成所述吸尘器底部图像内的某一个对象，将所述一个或对象组成部分的各个像素点的红色亮度值进行均值计算以获得碎片颜色均值；颜色比对设备，将所述吸尘器底部图像的各个像素点的红色亮度值进行均值计算以获得背景颜色均值，将所述碎片颜色均值偏离所述背景颜色均值达到预设差值的图像碎片作为参考碎片，并输出一个或多个参考碎片；自适应平滑设备，与所述颜色比对设备连接，用于接收所述一个或多个参考碎片，对每一个参考碎片执行以下处理：对所述参考碎片的突变等级进行分析，以对所述参考碎片采用与所述参考碎片的突变等级成正比的平滑强度的平滑处理，获得相应的自适应平滑碎片；所述自适应平滑设备还用于输出与所述一个或多个参考碎片分别对应的一个或多个自适应平滑碎片；色阶处理设备，与所述自适应平滑设备连接，用于接收所述一个或多个自适应平滑碎片，对所述一个或多个自适应平滑碎片分别执行色阶调整，以获得相应的一个或多个色阶处理碎片；图案识别设备，与所述色阶处理设备连接，用于基于地毯基准图案的形状从所述一个或多个色阶处理碎片中提取出多个与地毯基准图案形状匹配的子图像，确定每一个子图案的整体亮度和地毯基准图案的整体亮度，将多个子图案分别对应的多个整体亮度中，与地毯基准图案的整体亮度差别最大的整体亮度作为目标整体亮度，获取目标整体亮度与地毯基准图案的整体亮度之差的绝对值以作为亮度衡量值；速率控制设备，分别与所述图案识别设备和所述驱动电机连接，用于基于所述亮度衡量值确定所述驱动电机的实时转动速率，所述亮度衡量值越大，所述实时转动速率越低。

更具体地，在所述自动行走式吸尘器中：所述颜色测量设备还用于获取所述吸尘器底部图像中每一个像素点的红色亮度值、蓝色亮度值和黄色亮度值；其中，所述自适应平滑设备由DSP处理芯片来实现，所述DSP处理芯片内置有寄存器和存储器。

更具体地，在所述自动行走式吸尘器中：所述实时滤波设备包括质量解析组件和质量处理组件，所述质量解析组件和所述质量处理组件连接。

更具体地，在所述自动行走式吸尘器中：所述质量解析组件用于接收所述吸尘器底部图像，对所述吸尘器底部图像中的噪声进行分析以获得各种噪声的幅值，基于各种噪声的幅值确定所述吸尘器底部图像的质量等级。

更具体地，在所述自动行走式吸尘器中：所述质量处理组件用于在所述质量等级低于或等于预设下限质量等级时，基于所述质量等级距离所述预设下限质量等级的远近将所述吸尘器底部图像平均分割成相应块大小的各个分块，对每一个分块，基于该分块的像素值方差选择对应的不同次数的中值滤波处理以获得滤波分块，将获得的各个滤波分块组合以获得实时滤波图像；所述质量处理组件还用于在所述质量等级高于预设下限质量等级时，对所述吸尘器底部图像整体执行单次中值滤波处理以获得实时滤波图像；所述基于该分块的像素值方差选择对应的不同次数的中值滤波处理以获得滤波分块包括：对每一个分块，该分块的像素值方差越大，选择的中值滤波处理的次数越少。

更具体地，在所述自动行走式吸尘器中：所述质量处理组件由等级接收子设备、分块处理子设备、中值滤波子设备和图像输出子设备组成；其中，在所述质量处理组件中，所述分块处理子设备分别与所述等级接收子设备和所述中值滤波子设备连接，所述图像输出子设备与所述中值滤波子设备连接。

更具体地，在所述自动行走式吸尘器中：在所述质量处理组件中，所述分块处理子设备用于基于所述质量等级距离所述预设下限质量等级的远近将所述吸尘器底部图像平均分割成相应块大小的各个分块；其中，在所述质量处理组件中，所述中值滤波子设备的工作参数可配置。

具体实施方式

下面将对本发明的自动行走式吸尘器的实施方案进行详细说明。

吸尘器的过滤方式包括尘袋过滤和水过滤。

尘袋过滤通过电机高速旋转的真空气流分离垃圾和气体，再通过HEPA等过滤材质，净化空气，以免造成二次污染。优点是不用经常更换尘袋；缺点是吸尘完毕后要进行清理。过滤掉99.99％尺寸低达0.3微米的粒子，使用集尘袋的吸尘器随着使用时间的推移，真空度会下降，导致吸力变小，而且作为使用者来说不可能每次使用完就去更换尘袋，所以螨虫之类的微生物会在尘袋中继续滋生，在清理尘袋时这些螨虫就会对周围的环境产生二次的污染。利用尘袋为过滤器特点，清洁方便，不需要每天清理，适合于工厂酒店汽车美容清洁行业等。缺点是时间长了，尘袋的过滤能力有所下降，布料的毛孔会张开，过滤能力严重下降，需要更换。

水过滤利用水作为过滤媒质使得灰尘和微生物在通过时大部分都会被溶解锁定在水中，剩余的再通过过滤器后被进一步的过滤，使得排出吸尘器时的尾气可能会比吸入时的空气更干净。水过滤吸尘器的过滤吸尘器效果毋庸置疑，但由于其利用水作为过滤媒质所以对于产品本身的设计和电机防水保护提出了更高的要求，这也是为什么市场上水过滤吸尘器质量参差不齐，价格高低悬殊的重要原因。

为了克服上述不足，本发明搭建了一种自动行走式吸尘器，能够有效解决相应的技术问题。

根据本发明实施方案示出的自动行走式吸尘器包括：

储尘盒，设置在吸尘器的后端，用于保存吸尘器吸收的尘土和杂物；

尘满指示器，嵌入在吸尘器的机壳上，与所述储尘盒连接，用于在所述储尘盒容量充满的情况下，发出尘满指示信号。

接着，继续对本发明的自动行走式吸尘器的具体结构进行进一步的说明。

在所述自动行走式吸尘器中，还包括：

驱动电机，设置在吸尘器的底端，用于基于预设电子路线驱动吸尘器的驱动轮以控制吸尘器在房间内的行走位置。

在所述自动行走式吸尘器中，还包括：

CF存储卡，设置在吸尘器的机壳内，与所述驱动电机连接，用于存储所述预设电子路线，并为所述驱动电机提供所述预设电子路线。

在所述自动行走式吸尘器中，还包括：

嵌入式摄像头，设置在吸尘器的底端，用于对吸尘器的底部进行实时摄像动作，以获得吸尘器底部图像；

实时滤波设备，与所述嵌入式摄像头连接，用于基于所述吸尘器底部图像的噪声分布情况对所述吸尘器底部图像执行滤波处理，以获得实时滤波图像；

噪声分析设备，与所述实时滤波设备连接，用于对所述吸尘器底部图像中幅值超过限量的噪声类型进行数量统计，以获得相应的噪声总数；

碎片提取设备，与所述噪声分析设备连接，用于基于所述噪声总数确定对应的图像碎片大小，以将所述吸尘器底部图像分成多个确定大小的图像碎片；在所述碎片提取设备中，基于所述噪声总数确定的对应的图像碎片大小为一正方形；

颜色测量设备，与所述碎片提取设备连接，用于对每一个图像碎片执行以下操作：获取每一个图像碎片中的一个或多个对象组成部分，每一个对象组成部分用于组成所述吸尘器底部图像内的某一个对象，将所述一个或对象组成部分的各个像素点的红色亮度值进行均值计算以获得碎片颜色均值；

颜色比对设备，将所述吸尘器底部图像的各个像素点的红色亮度值进行均值计算以获得背景颜色均值，将所述碎片颜色均值偏离所述背景颜色均值达到预设差值的图像碎片作为参考碎片，并输出一个或多个参考碎片；

自适应平滑设备，与所述颜色比对设备连接，用于接收所述一个或多个参考碎片，对每一个参考碎片执行以下处理：对所述参考碎片的突变等级进行分析，以对所述参考碎片采用与所述参考碎片的突变等级成正比的平滑强度的平滑处理，获得相应的自适应平滑碎片；

所述自适应平滑设备还用于输出与所述一个或多个参考碎片分别对应的一个或多个自适应平滑碎片；

色阶处理设备，与所述自适应平滑设备连接，用于接收所述一个或多个自适应平滑碎片，对所述一个或多个自适应平滑碎片分别执行色阶调整，以获得相应的一个或多个色阶处理碎片；

图案识别设备，与所述色阶处理设备连接，用于基于地毯基准图案的形状从所述一个或多个色阶处理碎片中提取出多个与地毯基准图案形状匹配的子图像，确定每一个子图案的整体亮度和地毯基准图案的整体亮度，将多个子图案分别对应的多个整体亮度中，与地毯基准图案的整体亮度差别最大的整体亮度作为目标整体亮度，获取目标整体亮度与地毯基准图案的整体亮度之差的绝对值以作为亮度衡量值；

速率控制设备，分别与所述图案识别设备和所述驱动电机连接，用于基于所述亮度衡量值确定所述驱动电机的实时转动速率，所述亮度衡量值越大，所述实时转动速率越低。

在所述自动行走式吸尘器中：所述颜色测量设备还用于获取所述吸尘器底部图像中每一个像素点的红色亮度值、蓝色亮度值和黄色亮度值；

其中，所述自适应平滑设备由DSP处理芯片来实现，所述DSP处理芯片内置有寄存器和存储器。

在所述自动行走式吸尘器中：所述实时滤波设备包括质量解析组件和质量处理组件，所述质量解析组件和所述质量处理组件连接。

在所述自动行走式吸尘器中：所述质量解析组件用于接收所述吸尘器底部图像，对所述吸尘器底部图像中的噪声进行分析以获得各种噪声的幅值，基于各种噪声的幅值确定所述吸尘器底部图像的质量等级。

在所述自动行走式吸尘器中：所述质量处理组件用于在所述质量等级低于或等于预设下限质量等级时，基于所述质量等级距离所述预设下限质量等级的远近将所述吸尘器底部图像平均分割成相应块大小的各个分块，对每一个分块，基于该分块的像素值方差选择对应的不同次数的中值滤波处理以获得滤波分块，将获得的各个滤波分块组合以获得实时滤波图像；所述质量处理组件还用于在所述质量等级高于预设下限质量等级时，对所述吸尘器底部图像整体执行单次中值滤波处理以获得实时滤波图像；所述基于该分块的像素值方差选择对应的不同次数的中值滤波处理以获得滤波分块包括：对每一个分块，该分块的像素值方差越大，选择的中值滤波处理的次数越少。

在所述自动行走式吸尘器中：所述质量处理组件由等级接收子设备、分块处理子设备、中值滤波子设备和图像输出子设备组成；

其中，在所述质量处理组件中，所述分块处理子设备分别与所述等级接收子设备和所述中值滤波子设备连接，所述图像输出子设备与所述中值滤波子设备连接。

在所述自动行走式吸尘器中：在所述质量处理组件中，所述分块处理子设备用于基于所述质量等级距离所述预设下限质量等级的远近将所述吸尘器底部图像平均分割成相应块大小的各个分块；

其中，在所述质量处理组件中，所述中值滤波子设备的工作参数可配置。

另外，根据数字信号处理的要求，DSP处理芯片一般具有如下的一些主要特点：(1)在一个指令周期内可完成一次乘法和一次加法。(2)程序和数据空间分开，可以同时访问指令和数据。(3)片内具有快速RAM，通常可通过独立的数据总线在两块中同时访问。(4)具有低开销或无开销循环及跳转的硬件支持。(5)快速的中断处理和硬件I/O支持。(6)具有在单周期内操作的多个硬件地址产生器。(7)可以并行执行多个操作。(8)支持流水线操作，使取指、译码和执行等操作可以重叠执行。

采用本发明的自动行走式吸尘器，针对现有技术中行走式吸尘器自适应清扫能力差的技术问题，通过基于实时提取的地毯图案的整体亮度与地毯基准图案的整体亮度之差的绝对值，确定可行走吸尘器的驱动电机的实时转动速率，所述亮度衡量值越大，所述实时转动速率越低，从而保证对灰尘较多的地毯区域进行慢速仔细打扫；同时，在具体的地毯图案识别中，基于RGB颜色空间内R亮度值的背离程度，挑选数据有效的图像碎片用于参考和使用；从而解决了上述技术问题。

可以理解的是，虽然本发明已以较佳实施例披露如上，然而上述实施例并非用以限定本发明。对于任何熟悉本领域的技术人员而言，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (7)

1.一种自动行走式吸尘器，其特征在于，所述吸尘器包括：

储尘盒，设置在吸尘器的后端，用于保存吸尘器吸收的尘土和杂物；

尘满指示器，嵌入在吸尘器的机壳上，与所述储尘盒连接，用于在所述储尘盒容量充满的情况下，发出尘满指示信号；

驱动电机，设置在吸尘器的底端，用于基于预设电子路线驱动吸尘器的驱动轮以控制吸尘器在房间内的行走位置；

CF存储卡，设置在吸尘器的机壳内，与所述驱动电机连接，用于存储所述预设电子路线，并为所述驱动电机提供所述预设电子路线；

嵌入式摄像头，设置在吸尘器的底端，用于对吸尘器的底部进行实时摄像动作，以获得吸尘器底部图像；

实时滤波设备，与所述嵌入式摄像头连接，用于基于所述吸尘器底部图像的噪声分布情况对所述吸尘器底部图像执行滤波处理，以获得实时滤波图像；

噪声分析设备，与所述实时滤波设备连接，用于对所述吸尘器底部图像中幅值超过限量的噪声类型进行数量统计，以获得相应的噪声总数；

碎片提取设备，与所述噪声分析设备连接，用于基于所述噪声总数确定对应的图像碎片大小，以将所述吸尘器底部图像分成多个确定大小的图像碎片；在所述碎片提取设备中，基于所述噪声总数确定的对应的图像碎片大小为一正方形；

颜色测量设备，与所述碎片提取设备连接，用于对每一个图像碎片执行以下操作：获取每一个图像碎片中的一个或多个对象组成部分，每一个对象组成部分用于组成所述吸尘器底部图像内的某一个对象，将所述一个或对象组成部分的各个像素点的红色亮度值进行均值计算以获得碎片颜色均值；

颜色比对设备，将所述吸尘器底部图像的各个像素点的红色亮度值进行均值计算以获得背景颜色均值，将所述碎片颜色均值偏离所述背景颜色均值达到预设差值的图像碎片作为参考碎片，并输出一个或多个参考碎片；

自适应平滑设备，与所述颜色比对设备连接，用于接收所述一个或多个参考碎片，对每一个参考碎片执行以下处理：对所述参考碎片的突变等级进行分析，以对所述参考碎片采用与所述参考碎片的突变等级成正比的平滑强度的平滑处理，获得相应的自适应平滑碎片；

所述自适应平滑设备还用于输出与所述一个或多个参考碎片分别对应的一个或多个自适应平滑碎片；

色阶处理设备，与所述自适应平滑设备连接，用于接收所述一个或多个自适应平滑碎片，对所述一个或多个自适应平滑碎片分别执行色阶调整，以获得相应的一个或多个色阶处理碎片；

图案识别设备，与所述色阶处理设备连接，用于基于地毯基准图案的形状从所述一个或多个色阶处理碎片中提取出多个与地毯基准图案形状匹配的子图像，确定每一个子图案的整体亮度和地毯基准图案的整体亮度，将多个子图案分别对应的多个整体亮度中，与地毯基准图案的整体亮度差别最大的整体亮度作为目标整体亮度，获取目标整体亮度与地毯基准图案的整体亮度之差的绝对值以作为亮度衡量值；

速率控制设备，分别与所述图案识别设备和所述驱动电机连接，用于基于所述亮度衡量值确定所述驱动电机的实时转动速率，所述亮度衡量值越大，所述实时转动速率越低。

2.如权利要求1所述的自动行走式吸尘器，其特征在于：

所述颜色测量设备还用于获取所述吸尘器底部图像中每一个像素点的红色亮度值、蓝色亮度值和黄色亮度值；

其中，所述自适应平滑设备由DSP处理芯片来实现，所述DSP处理芯片内置有寄存器和存储器。

3.如权利要求2所述的自动行走式吸尘器，其特征在于：

所述实时滤波设备包括质量解析组件和质量处理组件，所述质量解析组件和所述质量处理组件连接。

4.如权利要求3所述的自动行走式吸尘器，其特征在于：

所述质量解析组件用于接收所述吸尘器底部图像，对所述吸尘器底部图像中的噪声进行分析以获得各种噪声的幅值，基于各种噪声的幅值确定所述吸尘器底部图像的质量等级。

5.如权利要求4所述的自动行走式吸尘器，其特征在于：

所述质量处理组件用于在所述质量等级低于或等于预设下限质量等级时，基于所述质量等级距离所述预设下限质量等级的远近将所述吸尘器底部图像平均分割成相应块大小的各个分块，对每一个分块，基于该分块的像素值方差选择对应的不同次数的中值滤波处理以获得滤波分块，将获得的各个滤波分块组合以获得实时滤波图像；所述质量处理组件还用于在所述质量等级高于预设下限质量等级时，对所述吸尘器底部图像整体执行单次中值滤波处理以获得实时滤波图像；所述基于该分块的像素值方差选择对应的不同次数的中值滤波处理以获得滤波分块包括：对每一个分块，该分块的像素值方差越大，选择的中值滤波处理的次数越少。

6.如权利要求5所述的自动行走式吸尘器，其特征在于：

所述质量处理组件由等级接收子设备、分块处理子设备、中值滤波子设备和图像输出子设备组成；

其中，在所述质量处理组件中，所述分块处理子设备分别与所述等级接收子设备和所述中值滤波子设备连接，所述图像输出子设备与所述中值滤波子设备连接。

7.如权利要求6所述的自动行走式吸尘器，其特征在于：

在所述质量处理组件中，所述分块处理子设备用于基于所述质量等级距离所述预设下限质量等级的远近将所述吸尘器底部图像平均分割成相应块大小的各个分块；

其中，在所述质量处理组件中，所述中值滤波子设备的工作参数可配置。