(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211113940.2 (22)申请日 2022.09.14 (71)申请人 上海电机学院 地址 200240 上海市闵行区江川路690号 (72)发明人 席柯　蔡骋　 (74)专利代理 机构 上海科盛知识产权代理有限 公司 312 25 专利代理师 廖程 (51)Int.Cl. G06T 7/80(2017.01) G06T 7/70(2017.01) G06T 7/66(2017.01) G06F 17/16(2006.01) (54)发明名称 一种基于视觉标签的小车定位巡检系统及 其方法 (57)摘要 本发明涉及一种基于视觉标签的小车定位 巡检系统及其方法， 该方法： 确定小车上单目相 机的内参； 处理器对单目相机拍摄的视觉标签图 像进行分析处理， 获取视觉标签四个角点的坐标 矩阵； 计算得到单目相机相对于视觉标签的世界 坐标转换关系； 将多个视觉标签粘贴于巡检场景 中相应位置； 小车从巡检场景中起始位置开始移 动， 单目相机实时拍摄巡检场景中视觉图像并传 输给处理器， 由处理器根据世界坐标转换关系实 时确定出小车的当前定位信息； 处理器根据小车 当前定位信息、 结合视觉标签图像中视觉标签信 息， 相应控制小车的行进轨迹， 完成设定的路径 巡检。 与现有技术相比， 本发明能够在保证小车 定位准确以及巡检路径全覆盖的同时降低运算 负荷、 降低成本 。 权利要求书2页 说明书7页 附图4页 CN 115457146 A 2022.12.09 CN 115457146 A 1.一种基于视觉标签的小车定位巡检系统， 其特征在于， 包括小车以及布置于巡检场 景的多个视觉标签， 所述小车上安装有单目相 机及其连接的处理器， 所述单目相 机用于拍 摄巡检场景中的视觉标签图像、 并传输给处理器， 所述处理器用于对视觉标签图像进行分 析处理， 以确定出小车的当前定位信息、 并相应控制小车完成设定的路径巡检过程。 2.根据权利要求1所述的一种基于视觉标签的小车定位巡检系统， 其特征在于， 所述处 理器内设置有视觉标签检测器， 所述视觉标签检测器用于从视觉标签图像中检测得到视觉 标签四个角点的坐标矩阵。 3.一种基于 视觉标签的小车定位巡检方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： S1、 基于张正友标定法， 确定小车 上单目相机的内参； S2、 单目相机拍摄视 觉标签图像传输 至处理器； S3、 处理器对视 觉标签图像进行分析处 理， 获取视 觉标签四个角点的坐标矩阵； S4、 基于单目相机的内参以及视觉标签四个角点的坐标矩阵， 计算得到单目相机相对 于视觉标签的世界坐标转换关系； S5、 将多个视 觉标签粘贴于 巡检场景中相应位置； S6、 小车从巡检场景中起始位置开始移动， 单目相机实时拍摄巡检场景中视觉 图像并 传输给处 理器， 由处 理器根据世界坐标转换关系实时确定出小车的当前定位信息； 处理器根据小车当前定位信息、 结合视觉标签图像中视觉标签信息， 相应控制小车的 行进轨迹， 完成设定的路径巡检。 4.根据权利要求3所述的一种基于视觉标签的小车定位巡检方法， 其特征在于， 所述步 骤S1中小 车上单目相机的内参包括x轴方向焦距的长度、 y轴方向焦距的长度以及相机主点 坐标， 其中， x轴方向焦距的长度、 y轴方向焦距的长度均使用像素进行描述。 5.根据权利要求4所述的一种基于视觉标签的小车定位巡检方法， 其特征在于， 所述步 骤S3的具体过程为： 检测视觉标签的四个角点获取图像坐标p1、 p2、 p3、 p4， 构成矩阵p； 之后 选定其中任意一个角点作为世界坐标原 点， 测量其余三个角点相对于该世界坐标原 点的相 对世界坐标P1、 P2、 P3、 P4， 以构成矩阵P， 即为视 觉标签四个角点的坐标矩阵。 6.根据权利要求5所述的一种基于视觉标签的小车定位巡检方法， 其特征在于， 所述步 骤S4中单目相机相对于 视觉标签的世界坐标转换关系具体为： C_w＝‑RTt K‑1pi＝RPi+t   (i＝1,2,3,4) t＝[tx， ty， tz] 其中， C_w为单目相机相对于视觉 标签的世界坐标数据， R为旋转矩阵， t为平移矩阵， Rx、 Ry、 Rz分别为x、 y、 z轴的旋转向量， tx、 ty、 tz分别为x、 y、 z轴的平移向量， r11、 r12、 r13为通过罗 德里格斯公式转换后得到的Rx具体的三个值， 同理可知r21、 r22、 r23为通过罗德里格斯公式 转换后得到的Ry具体的三个 值， r31、 r32、 r33为通过罗德里格 斯公式转换后得到的Rz具体的三权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115457146 A 2个值。 7.根据权利要求3所述的一种基于视觉标签的小车定位巡检方法， 其特征在于， 所述步 骤S5的具体过程为： 在巡检场景中的起始位置粘贴起始视觉标签、 在巡检场景中的各个转 弯位置粘贴转弯视 觉标签、 在巡检场景中的终点 位置粘贴结束视 觉标签； 所述巡检场景中设计有多个相对设置的主边和副 边， 所述主边和副 边上均按顺序粘贴 有多个视觉标签。 8.根据权利要求7所述的一种基于视觉标签的小车定位巡检方法， 其特征在于， 所述步 骤S6具体包括以下步骤： S61、 将小车放置于巡检场景中起始位置， 开始搜索起始视觉标签、 并向起始视觉标签 移动， 在移动过程中单目相 机实时拍摄包含起始视觉标签图像、 由处理器实时计算得到小 车相对于起始视 觉标签的世界坐标， 即可确定出小车与起始视 觉标签之间的距离； S62、 若小车与起始视觉标签之间的距离小于或等于设定距离阈值， 则根据设定的路径 轨迹， 按顺序搜索下一个视 觉标签并移动； S63、 在移动过程中单目相机实时拍摄包含当前视觉标签图像、 由处理器实时计算得到 小车相对于当前视觉标签的世界坐标， 即可确定出小车与当前视觉标签之间的距离， 之后 返回步骤S62； S64、 重复执 行步骤S62 ～S63， 直至完成设定的路径巡检。 9.根据权利要求8所述的一种基于视觉标签的小车定位巡检方法， 其特征在于， 所述步 骤S62中设定的路径轨迹具体为 “弓”字形轨迹， 包含多条并行的横向路径以及多条并行的 纵向路径。 10.根据权利要求8所述的一种基于视觉标签的小车定位巡检方法， 其特征在于， 所述 视觉标签包 含有相应的ID数字信息， 通过搜索ID数字信息， 以按顺序搜索下一个视 觉标签。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115457146 A 3