光学检测装置

摘要

本发明公开了一种具有追踪功能的光学检测装置，包括图像取得模块以及处理器。该图像取得模块由第一群的与第二群的画素组合而成。该第一群与该第二群相邻排列，用来分别取得第一成像结果和第二成像结果。该第一成像结果与该第二成像结果都会拍到指示标号。该处理器电连接该图像取得模块，用来运算该第一成像结果与该第二成像结果之差异以追踪该指示标号的行进方向。该光学检测装置进一步包括电连接该处理器的记忆模块，该处理器利用储存在该记忆模块的查找表分析该运算差异以判断该行进方向，能提供更准确的追踪及转向效率，使得自动导引车的转向移动更为顺畅。

权利要求

1.一种具有追踪功能的光学检测装置，其特征在于，该光学检测装置包括：

图像取得模块，由第一群的与第二群的画素组合而成，该第一群与该第二群相邻排列，用来分别取得第一成像结果和第二成像结果，该第一成像结果与该第二成像结果都会拍到指示标号；以及处理器，电连接该图像取得模块，用来运算该第一成像结果与该第二成像结果之差异以追踪该指示标号的行进方向。

2.如权利要求1所述的光学检测装置，其特征在于，该光学检测装置进一步包括电连接该处理器的记忆模块，该处理器利用储存在该记忆模块的查找表分析该运算差异以判断该行进方向。

3.如权利要求1所述的光学检测装置，其特征在于，该光学检测装置应用在自动导引车，该处理器根据该行进方向输出控制指令以操纵该自动导引车。

4.如权利要求3所述的光学检测装置，其特征在于，该处理器利用图像辨识技术辨识该指示标号内的箭头符号，并且根据该箭头符号产生该控制指令以操纵该自动导引车。

5.如权利要求3所述的光学检测装置，其特征在于，该处理器分析该指示标号内的颜色或识别图案，以根据颜色分析结果或识别图案分析结果产生该控制指令。

6.如权利要求1所述的光学检测装置，其特征在于，该图像取得模块包括图像传感器，该图像传感器所取得的图像由该第一群的画素数组和该第二群的画素数组组合而成。

7.如权利要求1所述的光学检测装置，其特征在于，该图像取得模块包括第一图像传感器以及第二图像传感器，该第一图像传感器所取得的第一图像属于该第一群的画素数组，并且该第二图像传感器所取得的第二图像属于该第二群的画素数组。

8.如权利要求1所述的光学检测装置，其特征在于，该第一群与该第二群的排列方向交错于该指示标号的纵长方向。

9.如权利要求1所述的光学检测装置，其特征在于，该第一群与该第二群的交界对齐于该指示标号的中线。

10.如权利要求1所述的光学检测装置，其特征在于，该第一群的尺寸相似或相同于该第二群的尺寸。

11.如权利要求1所述的光学检测装置，其特征在于，该处理器取得该第一成像结果的第一运算值和该第二成像结果的第二运算值，然后根据该第一运算值与该第二运算值的比例决定该行进方向。

12.如权利要求11所述的光学检测装置，其特征在于，该第一运算值与该第二运算值分别为该第一群和该第二群的画素均值。

13.如权利要求1所述的光学检测装置，其特征在于，该图像取得模块进一步由该第一群、该第二群、第三群和第四群的画素组合而成，该第三群与该第四群相邻排列并且分别接连该第一群及该第二群。

14.如权利要求13所述的光学检测装置，其特征在于，该第三群的尺寸相似或相同于该第四群的尺寸。

15.如权利要求13所述的光学检测装置，其特征在于，该处理器进一步运算该第三群的第三成像结果和该第四群的第四成像结果的差异，以根据该第一群与该第二群以及该第三群与该第四群的运算差异判断该行进方向。

16.如权利要求1所述的光学检测装置，其特征在于，该处理器根据该指示标号的弯曲程度调整该图像取得模块的取样速度。

17.如权利要求1所述的光学检测装置，其特征在于，该处理器取得该第一群的第一分布值和该第二群的第二分布值，并且根据该第一分布值与该第二分布值判断该指示标号的宽度变化。

18.如权利要求17所述的光学检测装置，其特征在于，该第一分布值与该第二分布值为特定画素值和背景画素值的比例。

19.如权利要求17所述的光学检测装置，其特征在于，该光学检测装置应用在自动导引车，该处理器根据该宽度变化输出控制指令，用以调整该自动导引车的移动速度。

20.如权利要求1所述的光学检测装置，其特征在于，该第一群为单行画素，交错于该指示标号的纵长方向。

21.如权利要求1所述的光学检测装置，其特征在于，该图像取得模块的视野范围面向该指示标号，并且取得由该第一群与该第二群的画素数组组成的图像矩阵。

说明书

光学检测装置

技术领域

[0001] 本发明涉及一种光学检测装置，特别是有关一种具有追踪功能的光学检测装置。

背景技术

[0002] 随着科技的进步，自动导引车一般会利用雷射导向技术、磁力导向记数、电感导向技术或视觉导向技术决定其行进方向。前述的几种传统导向技术具有成本昂贵、运算复杂和反应时间冗长的缺点。若将雷测传感器、磁力传感器、电感传感器或视觉传感器安装在自动导引车，还必须要设计一套代价高昂的客制化追踪系统以搭配相应传感器。因此，如何设计一种运用光学技术分析图像信息以达到移动追踪目的之光学检测装置，即为相关产业的重点发展目标之一。

发明内容

[0003] 本发明涉及一种具有追踪功能的光学检测装置。

[0004] 本发明进一步公开一种具有追踪功能的光学检测装置，包括图像取得模块以及处理器。该图像取得模块由第一群的与第二群的画素组合而成。该第一群与该第二群相邻排列，用来分别取得第一成像结果和第二成像结果。该第一成像结果与该第二成像结果都会拍到指示标号。该处理器电连接该图像取得模块，用来运算该第一成像结果与该第二成像结果之差异以追踪该指示标号的行进方向。该光学检测装置进一步包括电连接该处理器的记忆模块，该处理器利用储存在该记忆模块的查找表分析该运算差异以判断该行进方向。

[0005] 本发明还公开该光学检测装置应用在自动导引车，该处理器根据该行进方向输出控制指令以操纵该自动导引车。该处理器利用图像辨识技术辨识该指示标号内的箭头符号，并且根据该箭头符号产生该控制指令以操纵该自动导引车。该处理器分析该指示标号内的颜色或识别图案，以根据颜色分析结果或识别图案分析结果产生该控制指令。

[0006] 本发明还公开该图像取得模块包括图像传感器，该图像传感器所取得的图像由该第一群的画素数组和该第二群的画素数组组合而成。或者，该图像取得模块包括第一图像传感器以及第二图像传感器，该第一图像传感器所取得的第一图像属于该第一群的画素数组，并且该第二图像传感器所取得的第二图像属于该第二群的画素数组。该第一群与该第二群的排列方向交错于该指示标号的纵长方向。该第一群与该第二群的交界对齐于该指示标号的中线。该第一群的尺寸相似或相同于该第二群的尺寸。

[0007] 本发明还公开该处理器取得该第一成像结果的第一运算值和该第二成像结果的第二运算值，然后根据该第一运算值与该第二运算值的比例决定该行进方向。该第一运算值与该第二运算值分别为该第一群和该第二群的画素均值。该图像取得模块进一步由该第一群、该第二群、第三群和第四群的画素组合而成，该第三群与该第四群相邻排列并且分别接连该第一群及该第二群。该第三群的尺寸相似或相同于该第四群的尺寸。该处理器进一步运算该第三群的第三成像结果和该第四群的第四成像结果的差异，以根据该第一群与该第二群以及该第三群与该第四群的运算差异判断该行进方向。

[0008] 本发明还公开该处理器根据该指示标号的弯曲程度调整该图像取得模块的取样速度。该处理器取得该第一群的第一分布值和该第二群的第二分布值，并且根据该第一分布值与该第二分布值判断该指示标号的宽度变化。该第一分布值与该第二分布值为特定画素值和背景画素值的比例。该光学检测装置应用在自动导引车，该处理器根据该宽度变化输出控制指令，用以调整该自动导引车的移动速度。

[0009] 本发明还公开该第一群为单行画素，交错于该指示标号的纵长方向。该图像取得模块的视野范围面向该指示标号，并且取得由该第一群与该第二群的画素数组组成的图像矩阵。

[0010] 本发明的光学检测装置可具有由一个或多个画素群组成的图像取得模块，该些画素群的尺寸彼此相同。图像取得模块的画素群的数量越多，越能检测到图像内的细微变化，可提供优选的检测精确度，让自动导引车的转向移动更为顺畅。具有大尺寸传感器的图像取得模块可进一步改善整体检测精确度，图像取得模块的每个群的成像结果可在每帧图像生成时立即更新、重新运算相关检测结果，以能提供更准确的追踪及转向效率。

附图说明

[0011] 图1为本发明实施例的光学检测装置的功能方块图。

[0012] 图2为本发明实施例的具有光学检测装置的自动导引车的示意图。

[0013] 图3与图4为本发明实施例的图像取得模块所取得图像在不同时间点的示意图。

[0014] 图5为本发明另一实施例的图像的示意图。

[0015] 图6为本发明另一实施例的自动导引车追踪指示标号的示意图。

[0016] 图7为本发明另一实施例的关联于指示标号的图像的示意图。

[0017] 图8为本发明第一实施例的图像取得模块的示意图。

[0018] 图9为本发明第二实施例的图像取得模块的示意图。

[0019] 图10至图12为本发明其它实施例的图像的示意图。

[0020] 图13与图14为本发明其它可能实施例的自动导引车的示意图。

[0021] 其中，附图标记说明如下：

[0022] 10                       光学检测装置

[0023] 12                       自动导引车

[0024] 14                       图像取得模块

[0025] 16                       记忆模块

[0026] 18                       处理器

[0027] 20、20’、20A、20B、20C、20D 指示标号

[0028]

[0029] 22                       图像传感器

[0030] 22A                      第一图像传感器

[0031] 22B                      第二图像传感器

[0032] I、I’、I”               图像

[0033] D1                       行进方向

[0034] D2                       排列方向

[0035] W                        宽度

[0036] C1                       第一群

[0037] C2                       第二群

[0038] C3                       第三群

[0039] C4                       第四群

[0040] F1                       虚线框

[0041] F2                       虚线框

[0042] A1、A2                    箭头符号

[0043] Mi                       图像矩阵

具体实施方式

[0044] 请参阅图1与图2，图1为本发明实施例的光学检测装置10的功能方块图，图2为本发明实施例的具有光学检测装置10的自动导引车12的示意图。光学检测装置10可安装在自动导引车12，并且提供面向地板的视野范围。光学检测装置10可包括电连接在一起的图像取得模块14、记忆模块16以及处理器18。图像取得模块14所取得的图像会拍摄到划设在地板的指示标号20。记忆模块16为选择性配件，可能独立于处理器18或是为处理器18的内建单元。记忆模块16可用来储存数据，例如用来分析图像内指示标号20的预设查找表。处理器16可利用查找表分析指示标号20，据此追踪指示标号20的行进方向D1和/或宽度W的变化，以输出控制指令操纵自动导引车12。

[0045] 请参阅图3与图4，图3与图4为本发明实施例的图像取得模块14所取得图像I在不同时间点的示意图。图像I可具有第一群C1与第二群C2的画素数组所形成的图像矩阵Mi，意即图像取得模块14由第一群C1和第二群C2的画素组合而成。第一群C1的尺寸可能相似或相同于第二群C2的尺寸。第一群C1与第二群C2可相邻排列；举例来说，第一群C1与第二群C2的排列方向D2可交错于指示标号20的纵长方向，而纵长方向可视为行进方向D1。第一群C1的画素可产生第一成像结果，第二群C2可产生第二成像结果，并且第一成像结果与第二成像结果都会拍摄到指示标号20的一部份。

[0046] 第一群C1与第二群C2可以是图像矩阵Mi内的单行或多行画素，并且每行画素可交错于指示标号20的纵长方向。关于单行画素的实施态样可参考图3，第一群C1与第二群C2可表示为虚线框F1以及虚线框F2；或者，第一群C1可为图像矩阵Mi的左半边，第二群C2则为图像矩阵Mi的右半边。

[0047] 第一群C1与第二群C2的交界优选地可对齐指示标号20的中线。处理器18可运算及分析第一成像结果和第二成像结果的差异，并将运算差异相比于储存在记忆模块16里的查找表，据此决定指示标号20的行进方向D1。再者，光学检测装置10可取得第一成像结果的第一运算值以及第二成像结果的第二运算值，再将第一运算值与第二运算值的比例解读为行进方向D1。在图像矩阵Mi中，斜纹格区域可表示为指示标号20，空白格区域可表示为地板马路。如图3所示，第一群C1的第一运算值相似或相同于第二群C2的第二运算值。意即第一运算值与第二运算值的比例为常数、或是在容许范围内小幅度变化，此时自动导引车12可沿着指示标号20直线前行。如图4所示，第一运算值不同于第二运算值，第一运算值与第二运算值的比例变化超出容许范围，判读出指示标号20发生弯折，故光学检测装置10可根据比例操纵自动导引车12相应转向。

[0048] 当第一成像结果与第二成像结果之间的运算差异(或谓第一运算值与第二运算值的比例)大幅度改变，意即指示标号20的弯曲程度发生剧烈变化，这时处理器18可根据弯曲程度调整图像取得模块10的取样速度和/或自动导引车12的转向速度，避免翻车或偏移路线。

[0049] 本实施例中，马路可能漆上明亮颜色，而指示标号20则为暗色系以提供较显着的色彩对比；或者，马路可漆上暗色系色彩，指示标号20则为明亮颜色。第一运算值与第二运算值可为第一群C1和第二群C2的画素的平均值、中间值、总和值、或该些值的任意组合，然不以此为限。如图3与图4所示实施态样，第一群C1与第二群C2的交界对齐指示标号20的中线，故第一运算值相似或相同于第二运算值，这时第一运算值与第二运算值的比例接近1.0的值；若此比例发生变化且超出容许范围，光学检测装置10可判断自动导引车12应随着行进方向D1开始转弯。

[0050] 在其它可能的实施态样中，第一群C1与第二群C2的交界可能没有对齐指示标号20的中线。请参阅图5，图5为本发明另一实施例的图像I的示意图。此实施例中，第一运算值不同于第二运算值，第一运算值与第二运算值的比例可能大于或小于1.0的值，然而此比例仍应维持在其容许范围内。若比例发生变化且超出容许范围，光学检测装置10便能根据行进方向D1的改变操纵自动导引车12进行转向。

[0051] 前述实施例说明指示标号20的宽度W不会变动的情况。当自动导引车12沿着指示标号20直线行进时，每一群的斜纹格区域相对于空白格区域的比例会维持在特定范围内。请参阅图6与图7，图6为本发明另一实施例的自动导引车12追踪指示标号20’的示意图，图7为本发明另一实施例的关联于指示标号20’的图像I’的示意图。此实施例中，光学检测装置
10可取得第一群C1的第一分布值和第二群C2的第二分布值。分布值可为特定画素值相对于背景画素值的比例；特定画素值可以是斜纹格区域的画素，背景画素值则可为空白格区域的画素。光学检测装置10可分析第一分布值与第二分布值的变化，据此判断指示标号20的宽度变化以调整自动导引车12的移动速度。

[0052] 在图6与图7所示实施例中，第一群C1与第二群C2的交界可对齐或不对齐指示标号20的中线。如果第一分布值与第二分布值的其中一个或两个放大，表示指示标号20的宽度W逐渐增加；如果第一分布值与第二分布值的其中一个或两个缩小，表示指示标号20的宽度W逐渐减少。光学检测装置10检测到指示标号20的宽度W逐渐增加时，可加速自动导引车12的移动；光学检测装置10指示标号20的宽度W逐渐缩小时，则可放慢自动导引车12的移动速度。或者，光学检测装置10也可在检测到指示标号20缩窄时提高自动导引车12的移动速度，并且在检测到指示标号20放宽时降低自动导引车12的移动速度。

[0053] 请参阅图8与图9，图8为本发明第一实施例的图像取得模块14的示意图，图9为本发明第二实施例的图像取得模块14的示意图。第一实施例中，图像取得模块14可包括单个图像传感器22。图像传感器22可取得单张图像，并且图像矩阵可由第一群C1的画素数组和第二群C2的画素数组组合而成。第二实施例中，图像取得模块14可包括第一图像传感器22A以及第二图像传感器22B，分别用来取得第一图像和第二图像；图像传感器的数量可对应于画素群的数量，然不以此为限。第一图像传感器22A的视野范围可重叠或不重叠于第二图像传感器22B的视野范围。第一图像的图像矩阵可为第一群C1的画素数组，并且第二图像的图像矩阵则为第二群C2的画素数组。

[0054] 请参阅图10至图12，图10至图12为本发明其它实施例的图像I”的示意图。图像取得模块14所取得的图像I”可由第一群C1、第二群C2、第三群C3以及第四群C4的画素组成。第三群C3与第四群C4可相邻排列，并且第三群C3可接连第一群C1，而第四群C4可接连第二群C2。本实施例中，图像取得模块14可包括单个图像传感器，其画素数组划分为四个区块；或是图像取得模块14可包括两个图像传感器，并且每一个图像传感器的画素数组划分为两个区块；或是图像取得模块14可包括四个图像传感器，其画素数组分别对应到四个群。第三群C3的尺寸优选地可相似或相同于第四群C4的尺寸。第三群C3或第四群C4的尺寸可相同或是不同于第一群C1或第二群C2的尺寸。

[0055] 光学检测装置10可运算第三群C3的第三成像结果和第四群C4的第四成像结果之间差异。第一成像结果与第二成像结果的第一运算差异和第三成像结果与第四成像结果的第二运算差异可用来判断指示标号20的行进方向D1。当第一运算差异与第二运算差异都落在容许范围内的时候，指示标号20可解读为直线型态，因此光学检测装置10不会操纵自动导引车12转向，如图10所示。当第一运算差异超出容许范围、但是第二运算差异仍然落在容许范围内的时候，指示标号20可解读为准备要弯曲，故光学检测装置10可输出控制指令提高或降低自动导引车12的移动速度以准备转弯，如图11所示。当第一运算差异落在容许范围内、但是第二运算差异超出容许范围的时候，指示标号20可解读为刚从曲线转变为直线，光学检测装置10可提高或降低自动导引车12的移动速度准备转为直线前进，如图12所示。

[0056] 图像取得模块14可由任意数量的多个画素群组合而成，画素群的数量优选地为偶数。图像取得模块14具有的画素群的数量越多，便能更为优选的可靠度。举例来说，由四个群C1、C2、C3与C4组合的图像矩阵可将指示标号20划分为前段区以及后段区，光学检测装置10检测到第一运算差异或第二运算差异有小幅度改变，即能精确判断出指示标号20的弯曲程度。若图像矩阵由六个群组合而成，指示标号20可以更进一步细分为前段区、中段区以及后段区，光学检测装置10能够更快速也更准确地计算出指示标号20的行进方向D1与弯曲程度。

[0057] 请参阅图13与图14，图13与图14为本发明其它可能实施例的自动导引车12的示意图。如图13所示实施例，几个指示标号20A与20B可以相互交错方式划设在地板。每一个指示标号20A或20B可分别具有箭头符号A1和A2，箭头符号A1与A2划设到地板道路的交叉处。光学检测装置10可利用其图像辨识功能辨识箭头符号A1或A2的指示方向以相应操纵自动导引车12。自动导引车12追踪指示标号20A或20B进行移动时，光学检测装置10可辨识箭头符号A1或A2的其中一个或多个特征值或特征向量，例如箭头箭头形状、涂布材料等任何能通过图像辨识技术取得的特征值或特征向量，以使自动导引车12能沿着指示标号20A或20B正确行进。

[0058] 举例来说，当自动导引车12沿着指示标号20A行进时，光学检测装置10在抵达交叉处前会辨识到箭头符号A1。光学检测装置10分析出箭头符号A1的形状与指示方向后，便可认定指示标号20A的优先次序高于指示标号20B，因此操纵自动导引车12追踪指示标号20A，并在穿过交叉处时忽略指示标号20B。相应地，若自动导引车12沿着指示标号20B行进，光学检测装置10在穿过交叉处时则可操纵自动导引车12追踪箭头符号A2前行。

[0059] 如图14所示实施例，指示标号20A可能具有几个分岔记号，例如指示标号20C与20D。指示标号20A、20C以及20D可分别以不同颜色或不同识别图案绘制。光学检测装置10可辨识指示标号20A、20C与20D的颜色和/或识别图案，判断要如何操纵自动导引车12转向或直线前行。当自动导引车12抵达指示标号20A与20C所在的第一交叉处时，光学检测装置10可清楚分辨指示标号20A与指示标号20C在颜色和/或识别图案上的不同，然后根据接收到的控制指令和指示标号20A与20C的辨识结果，判断要操纵自动导引车12沿着指示标号20A或20C行进。

[0060] 举例来说，若自动导引车12准备要载送货物，光学检测装置10可操纵自动导引车12沿着指示标号20A行进，直到预定停车或卸除货物的位置。若自动导引车12准备载送垃圾去丢弃，光学检测装置10可操纵自动导引车12沿着指示标号20C行进到垃圾场。由此可知，使用者可根据目的地或其它因素设定控制指令，光学检测装置10根据接收指令与相关辨识结果，操纵自动导引车12沿着指示标号20A或20C行进。

[0061] 综上所述，本发明的光学检测装置可具有由一个或多个画素群组成的图像取得模块，该些画素群的尺寸彼此相同。图像取得模块的画素群的数量越多，越能检测到图像内的细微变化，可提供优选的检测精确度，让自动导引车的转向移动更为顺畅。具有大尺寸传感器的图像取得模块可进一步改善整体检测精确度，图像取得模块的每个群的成像结果可在每帧图像生成时立即更新、重新运算相关检测结果，以能提供更准确的追踪及转向效率。

[0062] 以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。