本發(fā)明涉及掃地機器人領(lǐng)域，具體涉及一種掃地機器人及其攝像頭補光系統(tǒng)、方法。

背景技術(shù)：

掃地機器人又叫懶人掃地機，是一種能對地面進行自動吸塵的智能家用電器。能憑借一定的人工智能，自動在房間內(nèi)完成地板清掃、吸塵和擦地工作，將地面雜物吸納進入自身的垃圾收納盒，完成地面清理的功能。

現(xiàn)有的掃地機器人常常通過紅外感應(yīng)或超聲波仿生技術(shù)檢測障礙物，對障礙物進行避開，將垃圾或吸或掃或擦進行清理。紅外線傳輸距離遠，但對使用環(huán)境有相當(dāng)高的要求，當(dāng)遇上淺色或是深色的家居物品它無法反射回來，不能夠有效避障，會造成機器與家居物品發(fā)生碰撞；而且使用紅外檢測僅能夠使機器人獲悉前面內(nèi)有障礙物，不能使機器人準(zhǔn)確確定障礙物的具體位置，無法及時作出預(yù)判、有效避障。對于超聲波，其檢測視角較小，受環(huán)境干擾比較大，檢測不到地面低矮和細小的障礙物，易導(dǎo)致掃地機器人被細小物體纏繞，避障效果不好，而提高視角需額外增加超聲波模塊數(shù)量，使得成本較高。

如果擬利用攝像頭檢測障礙物的位置信息進行避障，攝像頭采集圖像時，當(dāng)環(huán)境光不足，拍攝的圖像亮度常常過暗，需要進行補光。對于現(xiàn)有的攝像頭補光方法，常常通過設(shè)定一個參考值，當(dāng)環(huán)境光亮度小于該參考值時，就進行補光，這樣的方式不對具體情況加以區(qū)別，其補光強度往往是固定的亮度，易出現(xiàn)過度補光的現(xiàn)象。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本申請?zhí)峁┮环N掃地機器人及其攝像頭補光系統(tǒng)、方法，可避免攝像頭拍攝的圖像出現(xiàn)過度補光現(xiàn)象，并在可以不補光的情況下不補光，節(jié)約電能，在需要補光時，所補的光適應(yīng)于環(huán)境光、強度可調(diào)。

根據(jù)本申請第一方面，本申請?zhí)峁┮环N掃地機器人攝像頭補光系統(tǒng)，包括：攝像頭、環(huán)境光傳感器、控制器、驅(qū)動模塊和補光燈；

所述攝像頭用于實時采集地面圖像；

所述環(huán)境光傳感器與控制器相連接，用于采集當(dāng)前環(huán)境光的亮度值信息；

所述控制器與攝像頭相連接，用于比較攝像頭實時采集到的地面圖像亮度值與預(yù)設(shè)亮度值，當(dāng)圖像亮度值與預(yù)設(shè)亮度值的差值大于設(shè)定的閾值差時，獲取當(dāng)前環(huán)境光的亮度值，根據(jù)當(dāng)前環(huán)境光的亮度值、圖像亮度值和預(yù)設(shè)亮度值，計算驅(qū)動電流值；

所述驅(qū)動模塊與控制器、補光燈相連接，根據(jù)控制器輸出的驅(qū)動電流值大小，驅(qū)動補光燈發(fā)出相應(yīng)亮度的紅外光。

在一些實施例，補光燈包括分別設(shè)置于攝像頭的鏡頭水平徑向方向兩側(cè)的左補光燈和右補光燈，其中，左補光燈和右補光燈均為紅外燈。

在一些實施例，左補光燈發(fā)光視角與右補光燈發(fā)光視角相同，大于或等于攝像頭的拍攝視角。

在一些實施例，所述控制器還用于當(dāng)所述圖像亮度值與預(yù)設(shè)亮度值的差值大于設(shè)定的閾值差時，向環(huán)境光傳感器輸出采光命令；所述環(huán)境光傳感器還用于根據(jù)所述采光命令，采集當(dāng)前環(huán)境光的亮度值信息，并將其發(fā)送至控制器。

在一些實施例，所述控制器包括：第一比較器、第二比較器和換算器；

第一比較器正輸入端連接攝像頭，接入圖像亮度值信號，負輸入端接入預(yù)設(shè)亮度值信號；

第二比較器正輸入端連接第一比較器輸出端，接入圖像亮度值與預(yù)設(shè)亮度值的差值信號，負輸入端接入設(shè)定的閾值差信號，當(dāng)且僅當(dāng)圖像亮度值與預(yù)設(shè)亮度值的差值大于設(shè)定的閾值差時，輸出有效電平；

換算器第一輸入端連接第二比較器輸出端，當(dāng)換算器第一輸入端接入有效電平時，換算器第二輸入端接入圖像亮度值信號和預(yù)設(shè)亮度值信號，換算器第三輸出端接入環(huán)境光傳感器采集的當(dāng)前環(huán)境光的亮度值信號，根據(jù)當(dāng)前環(huán)境光的亮度值、圖像亮度值和預(yù)設(shè)亮度值，計算并輸出相應(yīng)的驅(qū)動電流。

根據(jù)本申請第二方面，本申請?zhí)峁┮环N掃地機器人攝像頭補光方法，其特征在于，包括：

圖像獲取步驟，實時獲取地面圖像；

環(huán)境光亮度獲取步驟，獲取當(dāng)前環(huán)境光的亮度值；

數(shù)據(jù)處理步驟，比較比較攝像頭實時采集到的地面圖像亮度值與預(yù)設(shè)亮度值，當(dāng)兩者的差值大于設(shè)定的閾值差時，根據(jù)當(dāng)前環(huán)境光的亮度值、圖像亮度值和預(yù)設(shè)亮度值，計算驅(qū)動電流值；

驅(qū)動步驟，根據(jù)所述驅(qū)動電流值大小，驅(qū)動補光燈發(fā)出相應(yīng)亮度的紅外光。

在一些實施例，所述環(huán)境光亮度獲取步驟包括：向環(huán)境光傳感器輸出采光命令，使得環(huán)境光傳感器采集當(dāng)前環(huán)境光的亮度值信息，并接收該亮度值信息。

在一些實施例，所述數(shù)據(jù)處理步驟中，計算驅(qū)動電流值包括：先計算圖像亮度值與預(yù)設(shè)亮度值的差值，再根據(jù)所述差值與當(dāng)前環(huán)境光的亮度值之和，計算驅(qū)動電流值。

根據(jù)本申請第三方面，本申請?zhí)峁┮环N掃地機器人，其特征在于，包括：如本申請第一方面所述的掃地機器人攝像頭補光系統(tǒng)。

根據(jù)本申請第四方面，本申請?zhí)峁┮环N可讀存儲介質(zhì)，其特征在于，包括程序，所述程序能夠被處理器執(zhí)行以實現(xiàn)如本申請第二方面所述的方法。

本申請的有益效果為：由于本申請利用攝像頭實時采集地面圖像，再利用控制器將地面圖像亮度值與預(yù)設(shè)亮度值進行比較，當(dāng)圖像亮度值與預(yù)設(shè)亮度值的差值大于設(shè)定的閾值差時，獲取當(dāng)前環(huán)境光的亮度值，根據(jù)環(huán)境光的亮度值、圖像亮度值和預(yù)設(shè)亮度值，進行相應(yīng)強度的補光，使得所補的光適應(yīng)于環(huán)境光、強度可調(diào)；又由于當(dāng)圖像亮度值與預(yù)設(shè)亮度值的差值不大于設(shè)定的閾值差時，不采取補光措施，可在保證圖像中障礙物被分辨的同時又節(jié)約電能，使得機器人可工作更長時間。

附圖說明

圖1為一種掃地機器人攝像頭補光系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；

圖2為一種實施例的攝像頭與補光燈示意圖；

圖3為一種實施例的攝像頭拍攝視角與補光區(qū)示意圖；

圖4為一種實施例的控制器結(jié)構(gòu)圖；

圖5為一種掃地機器人攝像頭補光系統(tǒng)的工作過程示意圖；

圖6為一種掃地機器人攝像頭補光方法流程示意圖。

具體實施方式

下面通過具體實施方式結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步詳細說明。其中不同實施方式中類似元件采用了相關(guān)聯(lián)的類似的元件標(biāo)號。在以下的實施方式中，很多細節(jié)描述是為了使得本申請能被更好的理解。然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以毫不費力的認(rèn)識到，其中部分特征在不同情況下是可以省略的，或者可以由其他元件、材料、方法所替代。在某些情況下，本申請相關(guān)的一些操作并沒有在說明書中顯示或者描述，這是為了避免本申請的核心部分被過多的描述所淹沒，而對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，詳細描述這些相關(guān)操作并不是必要的，他們根據(jù)說明書中的描述以及本領(lǐng)域的一般技術(shù)知識即可完整了解相關(guān)操作。

對于本申請的掃地機器人，利用攝像頭采集圖像是為了根據(jù)圖像信息檢測障礙物，確定障礙物的位置信息和檢測出地面低矮和細小的物體，因此，對圖像的亮度要求并不是特別的高，在一些情況下可以不補光，只要能夠從圖像中辨別障礙物就足夠。而且，掃地機器人工作依賴于內(nèi)部的蓄電池，充電一次，電能是額定，如果如現(xiàn)有技術(shù)中那樣，當(dāng)環(huán)境光亮度小于該參考值時，就進行無差別的補光，容易造成電能的浪費，減少了機器人的工作時間，也易出現(xiàn)過度補光，使得圖像曝光過度，導(dǎo)致無法從圖像中辨別障礙物，對機器人的避障有影響。

在本發(fā)明實施例中，提供了一種掃地機器人攝像頭補光系統(tǒng)和方法，先比較地面圖像亮度值a與預(yù)設(shè)亮度值b，當(dāng)a-b>c時(c為設(shè)定的閾值差，表示可從圖像中辨別障礙物的圖像亮度臨界值)，可能導(dǎo)致無法從圖像中辨別障礙物時，采取補光措施，當(dāng)a-b≤c時，表示所拍攝的圖像亮度盡管稍有不足，但仍可從圖像中清晰辨別障礙物，此時，不進行補光，可節(jié)約電能，也可避免出現(xiàn)補光燈被頻繁使用導(dǎo)致器件損壞的問題。

請參考圖1，一種掃地機器人攝像頭補光系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖，該系統(tǒng)包括：攝像頭1、環(huán)境光傳感器5、控制器4、驅(qū)動模塊3、補光燈2。

攝像頭1用于實時采集地面圖像。

環(huán)境光傳感器5與控制器4相連接，用于采集當(dāng)前環(huán)境光的亮度值信息。

控制器4與攝像頭1相連接，用于比較攝像頭1實時采集到的地面圖像亮度值a與預(yù)設(shè)亮度值b，當(dāng)圖像亮度值與預(yù)設(shè)亮度值的差值a-b大于設(shè)定的閾值差c時，獲取當(dāng)前環(huán)境光的亮度值d，根據(jù)當(dāng)前環(huán)境光的亮度值d、圖像亮度值

和預(yù)設(shè)亮度值b，計算驅(qū)動模塊3的驅(qū)動電流值i。

驅(qū)動模塊3與控制器1、補光燈2相連接，根據(jù)控制器1輸出的驅(qū)動電流值i的大小，驅(qū)動補光燈2發(fā)出相應(yīng)亮度的紅外光。

由此可見，本申請先通過攝像頭1實時采集地面圖像，再利用控制器4將地面圖像亮度值a與預(yù)設(shè)亮度值b進行比較，在圖像亮度值與預(yù)設(shè)亮度值的差值a-b大于設(shè)定的閾值差c時，獲取當(dāng)前環(huán)境光的亮度值d，根據(jù)環(huán)境光的亮度值d、圖像亮度值b和預(yù)設(shè)亮度值a，進行相應(yīng)強度的補光，所補的光適應(yīng)于環(huán)境光、強度可調(diào)。

如圖2所示，在一些實施例中，補光燈2包括分別設(shè)置于攝像頭1的鏡頭水平徑向方向兩側(cè)的左補光燈21和右補光燈22。其中，左補光燈21和右補光燈22均為紅外燈，下面具體說明。

需要指出的是，本申請的補光燈之所以采用紅外燈，是因為現(xiàn)有的可見光補光燈，對黑暗環(huán)境補光效果比較好，但對光亮環(huán)境，環(huán)境光照強度較好時，容易出現(xiàn)過曝現(xiàn)象，使得無法從圖像中識別障礙物。另外，本申請之所以采用兩個補光燈，即左補光燈2和右補光燈3，并將其分別設(shè)置于攝像頭1的鏡頭水平徑向方向兩側(cè)，是因為單補光燈易造成補光不均的問題，而且因為掃地機器人通過攝像頭1采集圖像是為了采集地面圖像并從圖像中辨別障礙物，如果需要補光的話，對水平方向進行補光就可以，因此將兩個補光燈分別設(shè)置于攝像頭1的鏡頭水平徑向方向兩側(cè)，已經(jīng)足夠滿足掃地機器人攝像頭補光的需要，可以不設(shè)置兩個以上的補光燈。

如圖3所示，在一種實施例中，左補光燈21發(fā)光視角與右補光燈22發(fā)光視角相同，用α表示，α大于或等于攝像頭1的拍攝視角β。在具體實施例中，攝像頭1為常用的cmos鏡頭，其直徑不超過15mm；左補光燈21與右補光燈22對稱設(shè)置于攝像頭1兩側(cè)，與攝像頭1的距離不超過2mm，因此，左補光燈光照區(qū)與右補光燈光照區(qū)的光線重疊區(qū)(即補光區(qū))與攝像頭1的拍攝視角范圍基本相同，實現(xiàn)補光時，光照均勻。

在一些實施例中，控制器4還用于當(dāng)圖像亮度值與預(yù)設(shè)亮度值的差值a-b大于設(shè)定的閾值差c時，向環(huán)境光傳感器5輸出采光命令。環(huán)境光傳感器5還用于根據(jù)采光命令，采集當(dāng)前環(huán)境光的亮度值信息，并將其發(fā)送至控制器4。如此一來，環(huán)境光傳感器5僅在需要補光時，接到采光命令后再采集當(dāng)前環(huán)境光的亮度值信息，可以不始終處于工作狀態(tài)，不僅有利于節(jié)約能量增加機器人的工作時間，還可避免出現(xiàn)因環(huán)境光傳感器5長時間工作導(dǎo)致器件損壞的問題。

在一些實施例中，控制器4先計算圖像亮度值與預(yù)設(shè)亮度值的差值a-b，再根據(jù)該差值與當(dāng)前環(huán)境光的亮度值之和a-b+d，計算驅(qū)動模塊3的驅(qū)動電流值i。

參考圖4，在一些實施例中，控制器4包括：第一比較器41、第二比較器42和換算器40。

第一比較器41正輸入端連接攝像頭1，接入圖像亮度值信號a，負輸入端接入預(yù)設(shè)亮度值信號b；

第二比較器42正輸入端連接第一比較器41輸出端，接入圖像亮度值與預(yù)設(shè)亮度值的差值信號a-b，負輸入端接入設(shè)定的閾值差信號c，當(dāng)且僅當(dāng)圖像亮度值與預(yù)設(shè)亮度值的差值大于設(shè)定的閾值差時，輸出有效電平；

換算器40第一輸入端連接第二比較器42輸出端，當(dāng)換算器40第一輸入端接入有效電平時，換算器40第二輸入端接入圖像亮度值信號a和預(yù)設(shè)亮度值信號b，換算器40第三輸出端接入環(huán)境光傳感器5采集的當(dāng)前環(huán)境光的亮度值信號d，根據(jù)當(dāng)前環(huán)境光的亮度值、圖像亮度值和預(yù)設(shè)亮度值，計算并輸出相應(yīng)的驅(qū)動電流i。在一實施例，控制器4先計算圖像亮度值與預(yù)設(shè)亮度值的差值a-b，再根據(jù)該差值與當(dāng)前環(huán)境光的亮度值之和a-b+d，計算驅(qū)動模塊3的驅(qū)動電流值i。

綜上所述，參考圖5，本申請的一種掃地機器人攝像頭補光系統(tǒng)，其工作過程為：

首先，利用攝像頭1實時采集地面圖像信息；

其次，控制器4將所采集的圖像亮度值a與預(yù)設(shè)亮度值b進行比較，

當(dāng)兩者的差值a-b≤c時，不進行補光；

當(dāng)兩者的差值a-b>c時，采取補光措施，包括：利用環(huán)境光傳感器5采集當(dāng)前環(huán)境光亮度值d，控制器4再根據(jù)當(dāng)前環(huán)境光度值d、圖像亮度值a與預(yù)設(shè)亮度值b，計算驅(qū)動電流值i，最后驅(qū)動模塊3根據(jù)驅(qū)動電流值i的大小，驅(qū)動補光燈2發(fā)出相應(yīng)亮度的紅外光。

相應(yīng)地，本申請還提供了一種掃地機器人，包括上述實施例中任一項所述的掃地機器人攝像頭補光系統(tǒng)。

實施例二：

參考圖6，基于上述系統(tǒng)，本申請還提供了一種掃地機器人攝像頭補光方法，包括：

圖像獲取步驟100，實時獲取地面圖像；

環(huán)境光亮度獲取步驟200，獲取當(dāng)前環(huán)境光的亮度值；

數(shù)據(jù)處理步驟300，比較比較攝像頭實時采集到的地面圖像亮度值與預(yù)設(shè)亮度值，當(dāng)兩者的差值大于設(shè)定的閾值差時，根據(jù)當(dāng)前環(huán)境光的亮度值、圖像亮度值和預(yù)設(shè)亮度值，計算驅(qū)動電流值；

驅(qū)動步驟400，根據(jù)所述驅(qū)動電流值大小，驅(qū)動補光燈發(fā)出相應(yīng)亮度的紅外光。

在一些實施例，環(huán)境光亮度獲取步驟200包括：向環(huán)境光傳感器5輸出采光命令，使得環(huán)境光傳感器5采集當(dāng)前環(huán)境光的亮度值信息，并接收該亮度值信息。

在一些實施例，數(shù)據(jù)處理步驟300中，計算驅(qū)動電流值包括：先計算圖像亮度值與預(yù)設(shè)亮度值的差值，再根據(jù)所述差值與當(dāng)前環(huán)境光的亮度值之和，計算驅(qū)動電流值。

相應(yīng)地，本申請還提供了一種掃地機器人攝像頭補光裝置

本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，上述實施方式中各種方法的全部或部分功能可以通過硬件的方式實現(xiàn)，也可以通過計算機程序的方式實現(xiàn)。當(dāng)上述實施方式中全部或部分功能通過計算機程序的方式實現(xiàn)時，該程序可以存儲于一計算機可讀存儲介質(zhì)中，存儲介質(zhì)可以包括：只讀存儲器、隨機存儲器、磁盤、光盤、硬盤等，通過計算機執(zhí)行該程序以實現(xiàn)上述功能。例如，將程序存儲在設(shè)備的存儲器中，當(dāng)通過處理器執(zhí)行存儲器中程序，即可實現(xiàn)上述全部或部分功能。另外，當(dāng)上述實施方式中全部或部分功能通過計算機程序的方式實現(xiàn)時，該程序也可以存儲在服務(wù)器、另一計算機、磁盤、光盤、閃存盤或移動硬盤等存儲介質(zhì)中，通過下載或復(fù)制保存到本地設(shè)備的存儲器中，或?qū)Ρ镜卦O(shè)備的系統(tǒng)進行版本更新，當(dāng)通過處理器執(zhí)行存儲器中的程序時，即可實現(xiàn)上述實施方式中全部或部分功能。

以上應(yīng)用了具體個例對本發(fā)明進行闡述，只是用于幫助理解本發(fā)明，并不用以限制本發(fā)明。對于本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員，依據(jù)本發(fā)明的思想，還可以做出若干簡單推演、變形或替換。