CN107329470B - 一种涉水机器人的控制方法、装置和涉水机器人 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种涉水机器人的控制方法、装置和涉水机器人，所述方法包括：在预设时间内获得位于水下的被测对象携带的发光设备的多帧图像；并根据所述多帧图像，确定所述发光设备的运动轨迹；根据所述运动轨迹，确定所述发光设备的运动轨迹类型和运动方向；以及根据存储的运动轨迹类型、运动方向与操作指令的对应关系，确定所述发光设备的运动轨迹类型、运动方向对应的操作指令；并根据确定出的操作指令，执行相应的动作。采用本发明提供的方法，不仅实现了潜水者与涉水机器人的直接通信，而且还使得涉水机器人能够执行潜水者发出的各种指令，极大地满足了人们水下运动的乐趣。

Description

一种涉水机器人的控制方法、装置和涉水机器人

技术领域

本发明涉及水中机器人控制技术领域，尤其涉及一种涉水机器人的控制方法、装置和涉水机器人。

背景技术

随着人们消费水平的提高以及海洋资源的不断开发利用，以潜水为代表的水下运动成为越来越多人的休闲、锻炼选择，而逐渐发展起来的涉水机器人具备水下运动、拍照、摄像等功能，能够极大提升人们水下运动的乐趣。

为了达到上述目的，需要涉水机器人与潜水者之间能够实现通信，而现有技术中普遍实现人与涉水机器人通信的方法为采用有线电缆与水面上控制箱相连，通过有线电缆实现与控制箱之间的通讯，从而实现人与涉水机器人的间接通信，然而采用有线电缆的通信方法，适用于人在水下与涉水机器人进行间接通信，如果将其应用于潜水者与涉水机器人的通信，则潜水者需要随身携带有线电缆，这种方式要求有线电缆随潜水者运动，这样不仅不利于潜水者做各种拍照动作，更不利于潜水者游动，大大降低潜水者体验；此外，有线电缆通过防水接头与涉水机器人连接，随时间的推移，因防水接头的渗水对有线电缆与涉水机器人之间的通信造成威胁，进而造成人与涉水机器人之间的通信不畅通。

因此，在不采用有线电缆的情况下，如何通过控制涉水机器人，使得涉水机器人能够实时追踪用户并执行潜水用户发出的各种动作指令，极大地满足人们水下运动的乐趣是亟待解决的技术问题之一。

发明内容

本发明实施例提供一种涉水机器人的控制方法、装置和涉水机器人，用以在不采用有线电缆的情况下，执行潜水用户发出的各种动作指令，极大地满足人们水下运动的乐趣。

本发明实施例提供一种涉水机器人的控制方法，包括：

在预设时间内获得位于水下的被测对象携带的发光设备的多帧图像；并

根据所述多帧图像，确定所述发光设备的运动轨迹；

根据所述运动轨迹，确定所述发光设备的运动轨迹类型和运动方向；以及

根据存储的运动轨迹类型、运动方向与操作指令的对应关系，确定所述发光设备的运动轨迹类型、运动方向对应的操作指令；并

根据确定出的操作指令，执行相应的动作。

本发明实施例提供一种涉水机器人的控制装置，包括：

采集单元，用于在预设时间内获得位于水下的被测对象携带的发光设备的多帧图像；

第一确定单元，用于根据所述多帧图像，确定所述发光设备的运动轨迹；

第二确定单元，用于根据所述运动轨迹，确定所述发光设备的运动轨迹类型和运动方向；

第三确定单元，用于根据存储的运动轨迹类型、运动方向与操作指令的对应关系，确定所述发光设备的运动轨迹类型、运动方向对应的操作指令；

执行单元，用于根据确定出的操作指令，执行相应的动作。

本发明实施例提供一种非易失性计算机存储介质，存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令用于执行本申请上述任一项涉水机器人的控制方法。

本发明实施例提供一种涉水机器人，包括：至少一个处理器；以及

与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行本申请上述任一项涉水机器人的控制方法。

本发明实施例提供一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括存储在非暂态计算机可读存储介质上的计算机程序，所述计算机程序包括程序指令，其中，当所述程序指令被计算机执行时，使所述计算机执行本申请上述任一项涉水机器人的控制方法。

本发明的有益效果：

本发明实施例提供的涉水机器人的控制方法、装置和涉水机器人，在预设时间内获得位于水下的被测对象携带的发光设备的多帧图像后，根据所述多帧图像，确定所述发光设备的运动轨迹；然后根据所述运动轨迹，确定所述发光设备的运动轨迹类型和运动方向；以及根据存储的运动轨迹类型、运动方向与操作指令的对应关系，确定所述发光设备的运动轨迹类型、运动方向对应的操作指令；并根据确定出的操作指令，执行相应的动作。由此实现了在不使用有线电缆的条件下，人与涉水机器人的直接通信，并通过对涉水机器人的控制，使得涉水机器人能够根据被测对象利用所述发光设备绘制出的运动轨迹，执行相应的动作，不仅满足了人们水下运动的乐趣，还可以指挥涉水机器人执行一些探测工作，扩展了涉水机器人的使用范围。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1a为本发明实施例一提供的涉水机器人的控制方法的流程示意图；

图1b为本发明实施例一中确定所述发光设备的运动轨迹的方法的流程示意图；

图2为本发明实施例一提供的涉水机器人的控制方法中预设的运动轨迹的示意图；

图3a为本发明实施例二提供的涉水机器人的控制方法中对被测对象进行设备的方法的流程示意图；

图3b为本发明实施例二提供的方法中确定发光频率的示意图；

图4为本发明实施例二提供的方法中对被测对象进行跟踪的流程示意图；

图5为本发明实施例三提供的涉水机器人的控制装置的结构示意图；

图6为本发明实施例五提供的涉水机器人的硬件结构示意图。

具体实施方式

本发明实施例提供的涉水机器人的控制方法、装置和涉水机器人，用以在不采用有线电缆的情况下，执行潜水用户发出的各种动作指令，极大地满足人们水下运动的乐趣。

需要说明的是，本发明实施例提供的涉水机器人的控制方法可以应用于潜水用户通过控制涉水机器人进行拍照的场景，大致过程为：潜水用户下水前携带一个发光设备，如信号灯或反光装置，如果所述发光设备为信号灯，则潜水用户在水下开启信号灯，并将所述信号灯按照拍照指令对应的轨迹进行运动，例如拍照指令对应的运动轨迹为U型轨迹，则潜水用户驱使所述信号灯沿着U型轨迹进行运动。然后涉水机器人多次采集并获得位于水下的潜水用户携带的信号灯的多帧图像，然后根据多次采集并获得的多帧图像，确定所述信号灯的运动轨迹(U型运动轨迹)；再根据所述运动轨迹，以及预先存储的运动轨迹与操作指令的对应关系，确定所述发光设备的运动轨迹对应的操作指令(拍照动作)；并根据确定出的操作指令(拍照动作)，执行相应的动作(对潜水用户进行拍照)，由此可以通过信号灯控制涉水机器人，使得涉水机器人对潜水用户进行拍照，提高了潜水用户的体验。

此外，本发明实施例提供的涉水机器人的控制方法的执行主体可以为涉水机器人，且涉水机器人设置有摄像装置，由摄像装置多次采集并获得位于水下的被测对象携带的发光设备的多帧图像；在获得多帧图像后，由涉水机器人中的图像处理器对多帧图像进行处理，并结合涉水机器人的主控制器确定所述发光设备的运动轨迹，然后再根据所述运动轨迹，以及预先存储的运动轨迹与操作指令的对应关系，确定所述发光设备的运动轨迹对应的操作指令；主控制器在确定出操作指令后，将确定出的操作指令发送给相应执行模块，执行所述操作指令对应的动作。

以下结合说明书附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明，并且在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

实施例一

如图1a所示，为本发明实施例一提供的涉水机器人的控制方法的流程示意图，可以包括以下步骤：

S11、在预设时间内获得位于水下的被测对象携带的发光设备的多帧图像。

具体实施时，可以按照预设时间内以固定频率采集所述发光设备的图像，如在预设时间内利用涉水机器人内置的摄像头多次采集并获得位于水下的被测对象携带的发光设备的多帧图像，如预设时间为1秒，且每隔0.02秒采集一次，则1秒内可以采集50次，并分别获得所述发光设备的50帧图像。

具体地，在执行本发明时，需要位于水下的被测对象携带的发光设备处于开启状态，然后被测对象利用所述发光设备执行相应的运动，基于此，才能实现控制涉水机器人执行相应动作的目的。

较佳地，所述发光设备可以但不限于包括信号灯和反光设备；如果所述发光设备为信号灯，则需携带该信号灯的被测对象手动开启信号灯；如果所述发光设备为反光设备时，则在多次采集并获得位于水下的被测对象携带的发光设备的多帧图像之前，还包括：

预先开启探测灯，其中所述探测灯用于在对位于水下的被测对象进行探测时，触发所述被测对象的反光设备发光。

具体实施时，所述反光设备可以为具有反光材料的设备，当探测灯照射到反光设备上，其上的反光材料在探测灯的照射下会产生高亮度的光。以便涉水机器人采集所述反光设备的多帧图像。

较佳地，涉水机器人在执行步骤S11之前，需要通过其自身的摄像装置开始查找当前位置是否有潜水用户，如果没有，则可以从当前位置开始按照预设角度进行旋转，待旋转了预设角度后，再次进行查找，直到查找到潜水用户；或者还可以采用旋转的同时进行查找，这种边旋转边查找的过程相对比较准确，当然还可以采用其他方法查找潜水用户。在查找到潜水用户后，再执行本发明提供的涉水机器人的控制方法。

S12、根据所述多帧图像，确定所述发光设备的运动轨迹。

具体实施时，在获取多帧图像后，针对每一帧图像，记录发光设备的位置，然后将多帧图像中发光设备的位置连接起来，确定所述发光设备的运动轨迹。

较佳地，可以按照图1b所示的方法确定所述发光设备的运动轨迹，可以包括以下步骤：

S121、根据所述多帧图像，利用预先建立的坐标系，确定每一帧图像中所述发光设备的坐标值。

具体实施时，可以以图像左上角作为圆点，建立关于像素的直角坐标系UOV，图像中任一点的横纵坐标表示该点的像素值，由此可以针对每一帧图像，获取所述发光设备的像素值(u,v)，即为所述发光设备的坐标值。需要说明的是，所述发光设备又可以不是一个点光源，所以采集到的每帧图像中的发光设备有可能是一个圆圈，此时我们可以获取每帧图像中该圆圈的圆心位置的像素值，作为所述发光设备的坐标值。

S122、根据确定出的每一帧图像中所述发光设备的坐标值，确定所述发光设备的运动轨迹。

具体实施时，在确定出每一帧图像中所述发光设备的坐标值后，将其映射到同一坐标系中，并在该坐标系中绘制出所述发光设备的运动轨迹。

S13、根据所述运动轨迹，确定所述发光设备的运动轨迹类型和运动方向。

具体实施时，在步骤S12确定出所述发光设备的运动轨迹后，即可根据运动轨迹确定出所述发光设备的运动轨迹类型和运动方向，从多帧图像中可以确定出所述发光设备的起始位置、若干个中间位置和终止位置，由此将其连线后获得所述发光设备的运动轨迹，然后根据获得的运动轨迹确定出所述发光设备的运动方向和运动轨迹类型。

较佳地，本发明实施例提供的运动轨迹类型表示的是运动轨迹对应的图形，如所述发光设备的运动轨迹是一个圆，则运动轨迹类型为圆形。所述运动方向表示为从起始位置到终止位置的方向，如步骤S121～S122中起始位置坐标指到终止位置坐标的方向即为运动方向。

较佳地，参考图2所示的运动轨迹示意图，图2中图2中运动轨迹a对应的运动轨迹类型为直线，运动方向为水平向右；图2中运动轨迹b对应的运动轨迹类型为直线，运动方向为水平向左；运动轨迹c对应的的运动轨迹类型为直线，运动方向为垂直向上；运动轨迹d对应的的运动轨迹类型为直线，运动方向为垂直向下；运动轨迹e对应的的运动轨迹类型为圆形，运动方向为逆时针；运动轨迹f对应的的运动轨迹类型为圆形，运动方向为顺时针；需要说明的是，本发明实施例还可以新增运动轨迹，如U型运动轨迹、三角形运动轨迹等，本发明对此不进行限定。

S14、根据存储的运动轨迹类型、运动方向与操作指令的对应关系，确定所述发光设备的运动轨迹类型、运动方向对应的操作指令。

在根据步骤S13确定出所述发光设备的运动轨迹类型和运动方向后，即可根据预先存储的运动轨迹类型、运动方向与操作指令的对应关系，确定出所述发光设备的运动轨迹类型、运动方向对应的操作指令，其中预先存储的运动轨迹类型、运动方向与操作指令的对应关系参考表1所示：

表1

运动轨迹类型	运动方向	操作指令
			直线	水平向右	前进指令
直线	水平向左	后退指令
			直线	垂直向上	左转指令
直线	垂直向下	右转指令
			圆形	逆时针	上浮指令
圆形	顺时针	下潜指令
			U型	向上开口	拍照指令
……	……	……

具体实施时，如果步骤S13确定出的运动轨迹类型为直线，且运动方向为水平向右，则可以确定出位于水下的被测对象期望涉水机器人前进预设距离；如果确定出所述发光设备的运动轨迹类型为圆形，且运动方向为顺时针，则可以确定出位于水下的被测对象期望涉水机器人下潜指令等。

需要说明的是，本发明实施例一中存储的运动轨迹类型、运动方向与操作指令的对应关系是预先约定好的，例如，工作人员预先设定运动轨迹类型、运动方向与操作指令的对应关系，然后将其输入到涉水机器人中。此外，工作人员还需告知被测对象运动轨迹类型、运动方向与操作指令的对应关系，由此被测对象即可根据该对应关系，控制涉水机器人执行被测对象需要的工作。

需要说明的是，本发明实施例运动轨迹类型、运动方向还可以对应其它操作指令，本发明对此不进行限定，此外，如设定的U型轨迹、向上开口对应的操作指令为拍照指令等。

具体实施时，本发明实施例提供的前进或后退、上浮或下潜等操作指令，其前进或后退、上浮或下潜的距离为预先设置好的，即按照设定好的距离前进或后退、或上浮或下潜等。同样，本发明实施例提供的左转或右转的角度也是预先设置好的，即每移动一次，需要按照预先设定的角度进行左转或右转。其中，预先设置的角度或距离的大小可以根据实际情况确定，本发明对此不进行限定。

较佳地，如果所述发光设备的没有运动，即拍摄得到的运动轨迹为一个点，即运动轨迹类型为点，无运动方向，则可以表示保持当前操作或位置不变。

较佳地，为了提高确定操作指令的精度，位于水下的被测对象在驱使发光设备按照预设轨迹运动时，可以重复执行两次。

S15、根据确定出的操作指令，执行相应的动作。

具体实施时，如果步骤S14中确定出的操作指令为前进指令，则涉水机器人按照预设距离向前移动。通过被测对象携带的发光设备，实现被测对象与涉水机器人的通信，并实现对涉水机器人的控制，使得涉水机器人执行相应的动作。

较佳地，可以由涉水机器人中的图像处理器和主控制器来执行本发明实施例一中步骤S11～S15的过程，所述图像处理器可以为DSP(Digital Signal Process，数字信号处理器)，所述主控制器可以为ARM微处理器，如STM32F427。

本发明实施例一提供的涉水机器人的控制方法，在预设时间内多次采集并获得位于水下的被测对象携带的发光设备的多帧图像后，根据所述多帧图像利用预先建立的坐标系，确定每一帧图像中所述发光设备的坐标值；根据确定出的每一帧图像中所述发光设备的坐标值，确定所述发光设备的运动轨迹。在确定出所述发光设备的运动轨迹后，根据所述运动轨迹，确定所述发光设备的运动轨迹类型和运动方向；以及根据预先存储的运动轨迹类型、运动方向与操作指令的对应关系，确定所述发光设备的运动轨迹类型、运动反向对应的操作指令；并根据确定出的操作指令，执行相应的动作。由此实现了在不使用有线电缆的条件下，人与涉水机器人的直接通信，并通过对涉水机器人的控制，使得涉水机器人能够根据被测对象利用所述发光设备绘制出的运动轨迹，执行相应的动作，不仅满足了人们水下运动的乐趣，还可以指挥涉水机器人执行一些探测工作，扩展了涉水机器人的使用范围。

实施例二

为了更好地理解本发明，本发明实施例二在实施例一的基础上，在执行步骤S13的之前，还可以执行图3a所示的流程，可以包括以下步骤：

S31、根据所述多帧图像，确定所述发光设备的特征信息。

较佳地，所述发光设备间的特征信息包含以下至少一种：发光频率、光的颜色和所述发光设备出光口的形状。

具体地，所述发光颜色可以为红色、绿色或黄色等，但选用时一般采用穿透力比较长的光使用，即选用发出的光的波长比较长的发光设备使用。发出的光的形状可以为圆形、正方形或者三角形等。本发明对此不进行限定。

具体实施时，由于位于水下的被测对象不止一个，因此，为了对至少一个被测对象进行区分，本发明实施例提供的方法中，可以以发光频率，发光颜色和发出的光的形状，或者这三个特征的任一组合来区分发光设备。例如，两个发光设备具有不同的发光频率，或者具有不同的发光颜色，或者具有不同的光的形状等。为了进一步提高识别发光设备的准确性，可以要求发光设备具有固定的发光频率和发光颜色这两个特征。在进行识别时，只有这两个特征验证通过后，才能标识对被测对象的身份识别通过。

较佳地，涉水机器人在根据所述多帧图像，确定所述发光设备的特征信息时，发光颜色和发出的光的形状可以较容易的确认出来，但是在确定发光频率时，可以利用奈奎斯特采样定理进行确定，当采用频率大于最高频率的2倍时，采样信号可以保留原信号的所有信息。本发明将图像帧率作为采样频率，对信号灯进行编码判断，如图3b所示，判断条件为：常亮的持续时间大于T_L为长信号，编码为1；持续时间小于等于T_L为短信或，编码为0。由此通过不同编码确定发光设备的发光频率。

较佳地，本发明实施例采用的发光设备还可以为呼吸灯，其特征信息为呼吸灯亮度值变化的斜率。

S32、根据确定出的特征信息，对被测对象的身份进行识别。

具体实施时，工作人员再将发光设备发光被测对象时，会记录被测对象的身份，如身份证号码等信息，以身份证号为例进行说明，则工作人员会记录身份证号码与发光设备的对应关系，且该发光设备的特征信息已预先进行了记录；另外，为例便于记录，由于发光设备具有设备型号，记录时可以直接记录该发光设备的设备型号，或者工作人员可以预先对所有发光设备进行唯一编号，以此也可以表示发光设备，由此建立了身份证号码、发光设备型号(编号)与发光设备的特征信息三者之间的对应关系。

因此，涉水机器人在对被测对象进行识别时，在确定出发光设备的特征信息之后，可以根据身份证号码、发光设备型号(编号)与发光设备的特征信息三者之间的对应关系，确定出被测对象的身份，对该被测对象进行追踪定位。

较佳地，本发明实施例提供在对被测对象进行追踪定位时，可以按照图4所示的方法实施，可以包括以下步骤：

S41、确定与位于水下的被测对象之间的距离。

具体实施时，涉水机器人可以利用基于双目视觉系统确定其与位于水下的被测对象的相对位置关系，所述相对位置关系包括左右、上下和远近关系，具体通过涉水机器人设置的摄像机标定确定摄像机的内外参数，通常采用张正友标定法。在确定出被测对象的图像坐标值后，基于双目视觉系统确定图像坐标对应的世界坐标。

在确定出相对位置关系后，确定与位于水下的被测对象之间的距离。

S42、判断确定出的所述距离是否在预设距离范围内，如果否，则执行步骤S43；否则，则执行步骤S44。

具体实施时，判断确定出的所述距离是否在预设距离范围内，如果在，表示涉水机器人可以清楚采集到被测对象及其携带的发光设备的图像，则保持当前位置不变；如果不在预设距离范围内，为了能够保证采集到的图像清晰，需要对被测对象进行跟踪，其移动方向应保证移动后与被测对象之间的距离在预设范围内。

较佳地，为了进一步跟踪被测对象，当检测到被测对象沿某一方向前进一定距离，则涉水机器人需跟踪被测对象相应前进一定距离。

S43、对所述被测对象进行跟踪。

S44、保持当前位置不变。

为了进一步地理解本发明实施例二提供的跟踪方法，可以将所述方法应用到水下有多个被测对象的应用场景，例如，水下有3个被测对象，分别为A、B和C，则涉水机器人可以按照本发明实施例二提供的方法分别对这3个被测对象进行识别，然后分别确定与这3个被测对象的相对位置，当这3个被测对象移动时，再重新确定与被测对象的距离，以实现对被测对象的跟踪定位。

本发明实施例二提供的涉水机器人的控制方法，在实施例一的基础上，利用采集到的多帧图像，确定所述所述发光设备的特征信息；以及根据确定出的特征信息，对被测对象的身份进行识别，由此实现了对被测对象的识别；此外，还可以确定与位于水下的被测对象之间的距离；如果确定出所述距离不在预设距离范围内，则对所述被测对象进行跟踪，实现对被测对象的跟踪定位，扩展了涉水机器人的使用范围。

实施例三

基于同一发明构思，本发明实施例中还提供了一种涉水机器人的控制装置，由于上述装置解决问题的原理与涉水机器人的控制方法相似，因此上述装置的实施可以参见方法的实施，重复之处不再赘述。

如图5所示，为本发明实施例三提供的涉水机器人的控制装置的结构示意图，包括：获得单元51、第一确定单元52、第二确定单元53、第三确定单元54和执行单元55，其中：

获得单元51，用于在预设时间内获得位于水下的被测对象携带的发光设备的多帧图像；

第一确定单元52，用于根据所述多帧图像，确定所述发光设备的运动轨迹；

第二确定单元53，用于根据所述运动轨迹，确定所述发光设备的运动轨迹类型和运动方向；

第三确定单元54，用于根据存储的运动轨迹类型、运动方向与操作指令的对应关系，确定所述发光设备的运动轨迹类型、运动方向对应的操作指令；

执行单元55，用于根据确定出的操作指令，执行相应的动作。

具体实施时，所述装置，还包括：第四确定单元和识别单元，其中：

所述第四确定单元，用于在所述第三确定单元54根据存储的运动轨迹类型、运动方向与操作指令的对应关系，确定所述发光设备的运动轨迹类型、运动方向对应的操作指令之前，根据所述多帧图像，确定所述发光设备的特征信息；

所述识别单元，用于根据所述第四确定单元确定出的特征信息，对被测对象的身份进行识别。

较佳地，所述特征信息包含以下至少一种：发光频率、光的颜色和所述发光设备出光口的形状。

具体实施时，所述第一确定单元52，具体包括：第一确定子单元和第二确定子单元，其中：

所述第一确定子单元，用于根据所述多帧图像，利用预先建立的坐标系，确定每一帧图像中所述发光设备的坐标值；

所述第二确定子单元，用于根据确定出的每一帧图像中所述发光设备的坐标值，确定所述发光设备的运动轨迹。

较佳地，所述装置，还包括第五确定单元和跟踪单元，其中：

所述第五确定单元，用于确定与位于水下的被测对象之间的距离；

所述跟踪单元，用于如果确定出所述距离不在预设距离范围内，则对所述被测对象进行跟踪。

优选地，所述发光设备至少包括以下一种：信号灯和反光设备；以及所述装置，还包括：

开启单元，用于如果所述发光设备为反光设备时，则在所述获得单元51多次采集并获得位于水下的被测对象携带的发光设备的多帧图像之前，预先开启探测灯，其中所述探测灯用于在对位于水下的被测对象进行探测时，触发所述被测对象的反光设备发光。

为了描述的方便，以上各部分按照功能划分为各模块(或单元)分别描述。当然，在实施本发明时可以把各模块(或单元)的功能在同一个或多个软件或硬件中实现。例如，本发明实施例三提供的涉水机器人的控制装置可以设置于涉水机器人中，由涉水机器人完成对被测对象携带的发光设备的图像采集及执行相应的动作。

实施例四

本申请实施例四提供了一种非易失性计算机存储介质，所述计算机存储介质存储有计算机可执行指令，该计算机可执行指令可执行上述任意方法实施例中的涉水机器人的控制方法。

实施例五

图6是本申请实施例五提供的实施涉水机器人的控制方法的涉水机器人的硬件结构示意图，如图6所示，该涉水机器人包括：

一个或多个处理器610以及存储器620，图6中以一个处理器610为例。

执行涉水机器人的控制方法的涉水机器人还可以包括：输入装置630和输出装置640。

处理器610、存储器620、输入装置630和输出装置640可以通过总线或者其他方式连接，图6中以通过总线连接为例。

存储器620作为一种非易失性计算机可读存储介质，可用于存储非易失性软件程序、非易失性计算机可执行程序以及模块，如本申请实施例中的涉水机器人的控制方法对应的程序指令/模块/单元(例如，附图5所示的获得单元51、第一确定单元52、第二确定单元53、第三确定单元54和执行单元55)。处理器610通过运行存储在存储器620中的非易失性软件程序、指令以及模块/单元，从而执行服务器或者智能终端的各种功能应用以及数据处理，即实现上述方法实施例涉水机器人的控制方法。

存储器620可以包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需要的应用程序；存储数据区可存储根据涉水机器人的控制装置的使用所创建的数据等。此外，存储器620可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非易失性固态存储器件。在一些实施例中，存储器620可选包括相对于处理器610远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至涉水机器人的控制装置。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。

输入装置630可接收输入的数字或字符信息，以及产生与涉水机器人的控制装置的用户设置以及功能控制有关的键信号输入。输出装置640可包括显示屏等显示设备。

所述一个或者多个模块存储在所述存储器620中，当被所述一个或者多个处理器610执行时，执行上述任意方法实施例中的涉水机器人的控制方法。

上述产品可执行本申请实施例所提供的方法，具备执行方法相应的功能模块和有益效果。未在本实施例中详尽描述的技术细节，可参见本申请实施例所提供的方法。

本申请实施例的电子设备以多种形式存在，包括但不限于:

(1)移动通信设备：这类设备的特点是具备移动通信功能，并且以提供话音、数据通信为主要目标。这类终端包括:智能手机(例如iPhone)、多媒体手机、功能性手机，以及低端手机等。

(2)超移动个人计算机设备：这类设备属于个人计算机的范畴，有计算和处理功能，一般也具备移动上网特性。这类终端包括:PDA、MID和UMPC设备等，例如iPad。

(3)便携式娱乐设备：这类设备可以显示和播放多媒体内容。该类设备包括:音频、视频播放器(例如iPod)，掌上游戏机，电子书，以及智能玩具和便携式车载导航设备。

(4)服务器：提供计算服务的设备，服务器的构成包括处理器、硬盘、内存、系统总线等，服务器和通用的计算机架构类似，但是由于需要提供高可靠的服务，因此在处理能力、稳定性、可靠性、安全性、可扩展性、可管理性等方面要求较高。

(5)其他具有数据交互功能的电子装置。

实施例六

本申请实施例六提供了一种计算机程序产品，其中，所述计算机程序产品包括存储在非暂态计算机可读存储介质上的计算机程序，所述计算机程序包括程序指令，其中，当所述程序指令被计算机执行时，使所述计算机执行本申请上述方法实施例中任一项涉水机器人的控制方法。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (9)

1.一种涉水机器人的控制方法，其特征在于，包括：

在预设时间内获得位于水下的被测对象携带的发光设备的多帧图像；并根据所述多帧图像，确定所述发光设备的运动轨迹，其中，在预设时间内

获得位于水下的被测对象携带的发光设备的多帧图像之前，进一步包括：若确定当前位置未查找到被测对象，则从所述当前位置按照预设角度进行旋转，并查找所述被测对象，直到查找到所述被测对象，其中，根据所述多帧图像，确定所述发光设备的运动轨迹，具体包括：从多帧图像中确定出所述发光设备的起始位置、若干个中间位置和终止位置，并将所述起始位置、所述若干个中间位置和所述终止位置连线后，获得所述发光设备的运动轨迹；

根据所述运动轨迹，确定所述发光设备的运动轨迹类型和运动方向；以及根据存储的运动轨迹类型、运动方向与操作指令的对应关系，确定所述发

光设备的运动轨迹类型、运动方向对应的操作指令，其中，所述运动轨迹类型表示运动轨迹对应的图形；并

根据确定出的操作指令，执行相应的动作，其中，还包括：确定与位于水下的被测对象之间的距离；如果确定出所述距离不在预设距离范围内，则对所述被测对象进行跟踪，其中，进一步包括：若检测到所述被测对象沿运动方向前进预设距离，则跟踪所述被测对象相应前进所述距离；其中

所述发光设备包括信号灯和反光设备；如果所述发光设备为信号灯，则需携带该信号灯的被测对象手动开启信号灯；如果所述发光设备为反光设备时，则在多次采集并获得位于水下的被测对象携带的发光设备的多帧图像之前，还包括：

预先开启探测灯，其中所述探测灯用于在对位于水下的被测对象进行探测时，触发所述被测对象的反光设备发光；

所述反光设备为具有反光材料的设备，当探测灯照射到反光设备上，其上的反光材料在探测灯的照射下会产生高亮度的光，以便涉水机器人采集所述反光设备的多帧图像；

涉水机器人在获得位于水下的被测对象携带的发光设备的多帧图像，通过其自身的摄像装置开始查找当前位置是否有潜水用户，如果没有，则从当前位置开始按照预设角度进行旋转，待旋转了预设角度后，再次进行查找，直到查找到潜水用户；

在确定每一帧图像中所述发光设备的坐标值的过程中，以图像左上角作为圆点，建立关于像素的直角坐标系UOV，图像中任一点的横纵坐标表示该点的像素值，由此针对每一帧图像，获取所述发光设备的像素值(u,v)，即为所述发光设备的坐标值，当发光设备不是一个点光源时，采集到的每帧图像中的发光设备是一个圆圈，此时获取每帧图像中该圆圈的圆心位置的像素值，作为所述发光设备的坐标值；

在确定出每一帧图像中所述发光设备的坐标值后，将其映射到同一坐标系中，并在该坐标系中绘制出所述发光设备的运动轨迹；

在确定出所述发光设备的运动轨迹后，根据运动轨迹确定出所述发光设备的运动轨迹类型和运动方向，从多帧图像中确定出所述发光设备的起始位置、若干个中间位置和终止位置，由此将其连线后获得所述发光设备的运动轨迹，然后根据获得的运动轨迹确定出所述发光设备的运动方向和运动轨迹类型；

在确定出所述发光设备的运动轨迹类型和运动方向后，根据预先存储的运动轨迹类型、运动方向与操作指令的对应关系，确定出所述发光设备的运动轨迹类型、运动方向对应的操作指令；

如果确定出的运动轨迹类型为直线，且运动方向为水平向右，则确定出位于水下的被测对象期望涉水机器人前进预设距离；如果确定出所述发光设备的运动轨迹类型为圆形，且运动方向为顺时针，则确定出位于水下的被测对象期望涉水机器人下潜指令；

所述发光设备间的特征信息包含以下至少一种：发光频率、光的颜色和所述发光设备出光口的形状，以发光频率，发光颜色和发出的光的形状，或者这三个特征的任一组合来区分发光设备，在进行识别时，只有这两个特征验证通过后，才能标识对被测对象的身份识别通过；

涉水机器人在根据所述多帧图像，确定所述发光设备的特征信息时，发光颜色和发出的光的形状较容易的确认出来，在确定发光频率时，利用奈奎斯特采样定理进行确定，当采用频率大于最高频率的2倍时，采样信号保留原信号的所有信息；将图像帧率作为采样频率，对信号灯进行编码判断，判断条件为：常亮的持续时间大于TL为长信号，编码为1；持续时间小于等于TL为短信或，编码为0，通过不同编码确定发光设备的发光频率；

涉水机器人在对被测对象进行识别时，在确定出发光设备的特征信息之后，根据身份证号码、发光设备型号与发光设备的特征信息三者之间的对应关系，确定出被测对象的身份，对该被测对象进行追踪定位；

在对被测对象进行追踪定位时，涉水机器人利用基于双目视觉系统确定其与位于水下的被测对象的相对位置关系，所述相对位置关系包括左右、上下和远近关系，具体通过涉水机器人设置的摄像机标定确定摄像机的内外参数，采用张正友标定法；在确定出被测对象的图像坐标值后，基于双目视觉系统确定图像坐标对应的世界坐标；在确定出相对位置关系后，确定与位于水下的被测对象之间的距离；

判断确定出的所述距离是否在预设距离范围内，如果在，表示涉水机器人清楚采集到被测对象及其携带的发光设备的图像，则保持当前位置不变；如果不在预设距离范围内，为了能够保证采集到的图像清晰，需要对被测对象进行跟踪，其移动方向应保证移动后与被测对象之间的距离在预设范围内；当检测到被测对象沿某一方向前进一定距离，则涉水机器人需跟踪被测对象相应前进一定距离。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在根据存储的运动轨迹类型、运动方向与操作指令的对应关系，确定所述发光设备的运动轨迹类型、运动方向对应的操作指令之前，还包括：

根据所述多帧图像，确定所述发光设备的特征信息；以及根据确定出的特征信息，对被测对象的身份进行识别。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述特征信息包含以下至少一种：发光频率、光的颜色和所述发光设备出光口的形状。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述多帧图像，确定所

述发光设备的运动轨迹，具体包括：

根据所述多帧图像，利用预先建立的坐标系，确定每一帧图像中所述发光设备的坐标值；

根据确定出的每一帧图像中所述发光设备的坐标值，确定所述发光设备的运动轨迹。

5.如权利要求1~4任一权利要求所述的方法，其特征在于，所述发光设备至少包括以下一种：信号灯和反光设备；以及如果所述发光设备为反光设备时，则在多次采集并获得位于水下的被测对象携带的发光设备的多帧图像之前，还包括：

预先开启探测灯，其中所述探测灯用于在对位于水下的被测对象进行探测时，触发所述被测对象的反光设备发光。

6.一种涉水机器人的控制装置，其特征在于，包括：

获得单元，用于在预设时间内获得位于水下的被测对象携带的发光设备的多帧图像，其中，在预设时间内获得位于水下的被测对象携带的发光设备的多帧图像之前，获得单元进一步用于：若确定当前位置未查找到被测对象，则从所述当前位置按照预设角度进行旋转，并查找所述被测对象，直到查找到所述被测对象；

第一确定单元，用于根据所述多帧图像，确定所述发光设备的运动轨迹，其中，第一确定单元具体用于：从多帧图像中确定出所述发光设备的起始位置、若干个中间位置和终止位置，并将所述起始位置、所述若干个中间位置和所述终止位置连线后，获得所述发光设备的运动轨迹；

第二确定单元，用于根据所述运动轨迹，确定所述发光设备的运动轨迹类型和运动方向；

第三确定单元，用于根据存储的运动轨迹类型、运动方向与操作指令的对应关系，确定所述发光设备的运动轨迹类型、运动方向对应的操作指令，其中，所述运动轨迹类型表示运动轨迹对应的图形；执行单元，用于根据确定出的操作指令，执行相应的动作，其中，执行单元还用于：确定与位于水下的被测对象之间的距离；如果确定出所述距离不在预设距离范围内，则对所述被测对象进行跟踪，其中，执行单元进一步用于：若检测到所述被测对象沿运动方向前进预设距离，则跟踪所述被测对象相应前进所述距离；其中

所述发光设备包括信号灯和反光设备；如果所述发光设备为信号灯，则需携带该信号灯的被测对象手动开启信号灯；如果所述发光设备为反光设备时，则在多次采集并获得位于水下的被测对象携带的发光设备的多帧图像之前，还包括：

预先开启探测灯，其中所述探测灯用于在对位于水下的被测对象进行探测时，触发所述被测对象的反光设备发光；

所述反光设备为具有反光材料的设备，当探测灯照射到反光设备上，其上的反光材料在探测灯的照射下会产生高亮度的光，以便涉水机器人采集所述反光设备的多帧图像；

涉水机器人在获得位于水下的被测对象携带的发光设备的多帧图像，通过其自身的摄像装置开始查找当前位置是否有潜水用户，如果没有，则从当前位置开始按照预设角度进行旋转，待旋转了预设角度后，再次进行查找，直到查找到潜水用户；

在确定每一帧图像中所述发光设备的坐标值的过程中，以图像左上角作为圆点，建立关于像素的直角坐标系UOV，图像中任一点的横纵坐标表示该点的像素值，由此针对每一帧图像，获取所述发光设备的像素值(u,v)，即为所述发光设备的坐标值，当发光设备不是一个点光源时，采集到的每帧图像中的发光设备是一个圆圈，此时获取每帧图像中该圆圈的圆心位置的像素值，作为所述发光设备的坐标值；

在确定出每一帧图像中所述发光设备的坐标值后，将其映射到同一坐标系中，并在该坐标系中绘制出所述发光设备的运动轨迹；

在确定出所述发光设备的运动轨迹后，根据运动轨迹确定出所述发光设备的运动轨迹类型和运动方向，从多帧图像中确定出所述发光设备的起始位置、若干个中间位置和终止位置，由此将其连线后获得所述发光设备的运动轨迹，然后根据获得的运动轨迹确定出所述发光设备的运动方向和运动轨迹类型；

在确定出所述发光设备的运动轨迹类型和运动方向后，根据预先存储的运动轨迹类型、运动方向与操作指令的对应关系，确定出所述发光设备的运动轨迹类型、运动方向对应的操作指令；

如果确定出的运动轨迹类型为直线，且运动方向为水平向右，则确定出位于水下的被测对象期望涉水机器人前进预设距离；如果确定出所述发光设备的运动轨迹类型为圆形，且运动方向为顺时针，则确定出位于水下的被测对象期望涉水机器人下潜指令；

所述发光设备间的特征信息包含以下至少一种：发光频率、光的颜色和所述发光设备出光口的形状，以发光频率，发光颜色和发出的光的形状，或者这三个特征的任一组合来区分发光设备，在进行识别时，只有这两个特征验证通过后，才能标识对被测对象的身份识别通过；

涉水机器人在根据所述多帧图像，确定所述发光设备的特征信息时，发光颜色和发出的光的形状较容易的确认出来，在确定发光频率时，利用奈奎斯特采样定理进行确定，当采用频率大于最高频率的2倍时，采样信号保留原信号的所有信息；将图像帧率作为采样频率，对信号灯进行编码判断，判断条件为：常亮的持续时间大于TL为长信号，编码为1；持续时间小于等于TL为短信或，编码为0，通过不同编码确定发光设备的发光频率；

涉水机器人在对被测对象进行识别时，在确定出发光设备的特征信息之后，根据身份证号码、发光设备型号与发光设备的特征信息三者之间的对应关系，确定出被测对象的身份，对该被测对象进行追踪定位；

在对被测对象进行追踪定位时，涉水机器人利用基于双目视觉系统确定其与位于水下的被测对象的相对位置关系，所述相对位置关系包括左右、上下和远近关系，具体通过涉水机器人设置的摄像机标定确定摄像机的内外参数，采用张正友标定法；在确定出被测对象的图像坐标值后，基于双目视觉系统确定图像坐标对应的世界坐标；在确定出相对位置关系后，确定与位于水下的被测对象之间的距离；

判断确定出的所述距离是否在预设距离范围内，如果在，表示涉水机器人清楚采集到被测对象及其携带的发光设备的图像，则保持当前位置不变；如果不在预设距离范围内，为了能够保证采集到的图像清晰，需要对被测对象进行跟踪，其移动方向应保证移动后与被测对象之间的距离在预设范围内；当检测到被测对象沿某一方向前进一定距离，则涉水机器人需跟踪被测对象相应前进一定距离。

7.一种非易失性计算机存储介质，存储有计算机可执行指令，其特征在于，所述计算机可执行指令用于执行如权利要求1至5任一权利要求所述的方法。

8.一种涉水机器人，其特征在于，包括：至少一个处理器；以及

与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其特征在于，

所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行如权利要求1至5任一权利要求所述的方法。

9.一种计算机装置，其特征在于，所述计算机装置包括存储在非暂态计算机可读存储介质上的计算机程序，所述计算机程序包括程序指令，其中，当所述程序指令被计算机执行时，使所述计算机执行如权利要求1至5任一权利要求所述的方法。

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