專利名稱：自動吸塵器的工作場地識別系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種自動吸塵器的工作場地識別系統(tǒng)，屬于傳感器的技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
自動吸塵器可以自動清掃地面，給人們生活帶來很多便利，節(jié)省下來的時間可以用于其他的活動。但是自動吸塵器畢竟是人類設(shè)計(jì)出來的機(jī)器，有許多局限性，比如，自動吸塵器無法判斷自己的工作場地，只能默認(rèn)工作場地是當(dāng)前的封閉區(qū)域。這個封閉區(qū)域由墻壁和門來限定的。在一般情況下，這個工作方式是有效的，但是在有些時候容易產(chǎn)生危險(xiǎn)。比如，不小心沒有關(guān)閉廚房或者洗手間的房門，自動吸塵器偶然進(jìn)入，地面的積水很可能對它造成致命的損壞，甚至導(dǎo)致火災(zāi)。

國內(nèi)專利ZL2007200690040，一種防止全自動吸塵器越位的紅外裝置，在需要禁止自動吸塵器的地方設(shè)置紅外裝置，通過發(fā)射紅外線來禁止自動吸塵器進(jìn)入。但是這種解決方案并不理想，首先，需要在外部安裝設(shè)備，不僅不方便，而且需要改變環(huán)境，甚至?xí)茐沫h(huán)境；其次，這些裝置需要電池供電，需要定期更換電池，如果沒有及時更換，就可能造成自動吸塵器跑出工作區(qū)域。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足之處，設(shè)計(jì)主動式工作場地識別系統(tǒng)，采用地面的顏色信息作為識別特征，區(qū)別工作場地和非工作場地，該方案為非接觸式檢測方式，不需要增加額外設(shè)施，并且工作可靠，智能化程度高。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:
自動吸塵器的工作場地識別系統(tǒng)，設(shè)置在所述的吸塵器的底部，包括用于成像的鏡頭，以及設(shè)置在所述鏡頭的成像平面中心的顏色傳感器，與所述的顏色傳感器連接的微處理器，所述的微處理器負(fù)責(zé)集中控制，與所述的微處理器連接的信號接口，所述的信號接口用于對外輸出信號，還包括與所述的處理器連接的輔助光源，所述的輔助光源用于增加照明強(qiáng)度，所述的微處理器的內(nèi)部設(shè)置工作場地識別算法，包括以下步驟:
(1)、每隔固定周期T，所述的微處理器打開所述的輔助電源，并讀取所述的顏色傳感器輸出的顏色數(shù)據(jù)(R，G，B)，其中，R代表顏色分量中的紅色分量，G代表顏色分量中的綠色分量，B代表顏色分量中的藍(lán)色分量；
(2)、計(jì)算R，G，B中的最大值MAX和最小值Min；
(3)、當(dāng)Min=B 的時候，計(jì)算色調(diào) H=120* (G-B) / (MAX-MIN)，飽和度 S=l_3*Min/ (R+G+B)，亮度 I=(R+G+B)/3 ；
(4)、當(dāng)Min=R 的時候，計(jì)算色調(diào) H=120* (B-R)/(MAX-MIN)+120,飽和度 S=l_3*Min/(R+G+B)，亮度 I= (R+G+B)/3 ；
(5)、當(dāng)Min=G 的時候，計(jì)算色調(diào) H=120* (R-G) / (MAX-MIN) +240,飽和度 S=l_3*Min/(R+G+B)，亮度 I= (R+G+B)/3 ；
(6)、當(dāng)滿足條件H「Ht〈H〈Hc+Ht，S>St，1外時，所述的微處理器判斷當(dāng)前位置為工作區(qū)域，如果不滿足條件，所述的微處理器判斷當(dāng)前位置為非工作區(qū)域，最后通過所述的信號接口輸出，其中H。為工作區(qū)域的色調(diào)中心值，Ht為顏色空間的寬度參數(shù)，StS最小飽和度參數(shù)，It為最小亮度參數(shù)。所述的工作場地識別算法的步驟(6)，設(shè)置多個H。數(shù)值，可以適用于工作場地有多個顏色區(qū)域。所述的鏡頭和輔助光源的光學(xué)中心相交與地面。實(shí)施本發(fā)明的積極效果是:1、非接觸式檢測方式，性能可靠，使用壽命長；2、主動式識別方式，不用安裝外部設(shè)施，方便使用，并且成本低。


圖1是該系統(tǒng)的原理框 圖2是工作場地識別算法的流程圖。
具體實(shí)施例方式現(xiàn)結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步說明:
參照圖1 一 2，自動吸塵器的工作場地識別系統(tǒng)，設(shè)置在所述的吸塵器的底部，包括用于成像的鏡頭1，以及設(shè)置在所述鏡頭I的成像平面中心的顏色傳感器2，與所述的顏色傳感器2連接的微處理器3，與所述的微處理器3連接的信號接口 4，還包括與所述的處理器3連接的輔助光源5，所述的輔助光源5用于增加照明強(qiáng)度。所述的鏡頭I將物體成像并投影到所述的顏色傳感器2上，所述的顏色傳感器2輸出顏色信號給所述的微處理器3，所述的微處理器3負(fù)責(zé)集中控制和數(shù)據(jù)處理，并通過所述的信號接口 4將識別結(jié)果對外輸出。所述的微處理器3的內(nèi)部設(shè)置工作場地識別系統(tǒng)，包括一下步驟:
(1)、每隔固定周期T，所述的微處理器3打開所述的輔助電源5，并讀取所述的顏色傳感器2輸出的顏色數(shù)據(jù)(R，G，B)，其中，R代表顏色分量中的紅色分量，G代表顏色分量中的綠色分量，B代表顏色分量中的藍(lán)色分量；
(2)、計(jì)算R，G，B中的最大值MAX和最小值Min；
因?yàn)樵赗GB空間中，是將顏色信息拆分成三個分量，這樣就很難有效區(qū)分顏色。本發(fā)明選擇更加符合顏色視覺特性的HSI顏色空間進(jìn)行顏色區(qū)分。根據(jù)R、G、B數(shù)據(jù)，計(jì)算色調(diào)、飽和度和亮度三個分量的信息，然后對三個分量進(jìn)行邏輯判斷，得到是否為工作場地的識別結(jié)果。(3)、當(dāng) Min=B 的時候，計(jì)算色調(diào) H=120*(G-B)/(MAX-MIN)，飽和度 S=l_3*Min/(R+G+B)，亮度 I= (R+G+B)/3 ；
(4)、當(dāng)Min=R 的時候，計(jì)算色調(diào) H=120* (B-R) / (MAX-MIN)+120,飽和度 S=l_3*Min/(R+G+B)，亮度 I= (R+G+B)/3 ；
(5)、當(dāng)Min=G 的時候，計(jì)算色調(diào) H=120* (R-G) / (MAX-MIN) +240,飽和度 S=l_3*Min/(R+G+B)，亮度 I= (R+G+B)/3 ；
在獲得H、S、I數(shù)據(jù)以后，根據(jù)在HSI顏色空間中的位置，判斷該數(shù)據(jù)是否為工作場地的顏色。(6)、當(dāng)滿足條件Hc_Ht〈H〈Hc+Ht，S>St, I>It時，所述的微處理器3判斷當(dāng)前位置為工作區(qū)域，如果不滿足條件，所述的微處理器3判斷當(dāng)前位置為非工作區(qū)域，最后通過所述的信號接口 4輸出，其中H。為工作區(qū)域的色調(diào)中心值，Ht為顏色空間的寬度參數(shù)，St為最小飽和度參數(shù)，It為最小亮度參數(shù)，這些參數(shù)可通過針對工作場地的學(xué)習(xí)過程來確定。在步驟(6)中，可以設(shè)置多個Hc數(shù)值，這樣可以適用于工作場地有多個顏色區(qū)域，比如整套房子里，臥室與客廳鋪設(shè)不同顏色或者材質(zhì)的地板。所述的鏡頭I和輔助光源5的光學(xué)中心相交與地面，這樣可以最大限度增強(qiáng)照明條件。綜上所述，本發(fā)明設(shè)計(jì)主動式工作場地識別系統(tǒng)，替代了外部安裝輔助裝置，采用地面的顏色信息作為識別特征，區(qū)別工作場地和非場地，該方案為非接觸式檢測方式，不需要增加額外設(shè)施，并且工作可靠，智能化程度高。
權(quán)利要求
1.自動吸塵器的工作場地識別系統(tǒng)，設(shè)置在所述的吸塵器的底部，包括用于成像的鏡頭，以及設(shè)置在所述鏡頭的成像平面中心的顏色傳感器，與所述的顏色傳感器連接的微處理器，所述的微處理器負(fù)責(zé)集中控制，與所述的微處理器連接的信號接口，所述的信號接口用于對外輸出信號，還包括與所述的處理器連接的輔助光源，所述的輔助光源用于增加照明強(qiáng)度，其特征在于:所述的微處理器的內(nèi)部設(shè)置工作場地識別算法，包括以下步驟: (1)、每隔固定周期T，所述的微處理器打開所述的輔助電源，并讀取所述的顏色傳感器輸出的顏色數(shù)據(jù)(R，G，B)，其中，R代表顏色分量中的紅色分量，G代表顏色分量中的綠色分量，B代表顏色分量中的藍(lán)色分量； (2)、計(jì)算R，G，B中的最大值MAX和最小值Min；(3)、當(dāng)Min=B 的時候，計(jì)算色調(diào) H=120* (G-B) / (MAX-MIN)，飽和度 S=l_3*Min/ (R+G+B)，亮度 I=(R+G+B)/3; (4)、當(dāng)Min=R 的時候，計(jì)算色調(diào) H=120* (B-R) / (MAX-MIN)+120,飽和度 S=l_3*Min/(R+G+B)，亮度 I= (R+G+B)/3 ； (5)、當(dāng)Min=G 的時候，計(jì)算色調(diào) H=120* (R-G) / (MAX-MIN) +240,飽和度 S=l_3*Min/(R+G+B)，亮度 I= (R+G+B)/3 ； (6)、當(dāng)滿足條件H「Ht〈H〈Hc+Ht，S>St，1外時，所述的微處理器判斷當(dāng)前位置為工作區(qū)域，如果不滿足條件，所述的微處理器判斷當(dāng)前位置為非工作區(qū)域，最后通過所述的信號接口輸出，其中H。為工作場地的色調(diào)中心值，Ht為顏色空間的寬度參數(shù)，StS最小飽和度參數(shù)，It為最小亮度參數(shù)。
2.如權(quán)利要求1所述的自動吸塵器的工作場地識別系統(tǒng)，其特征在于:所述的工作場地識別算法的步驟(6)，設(shè)置多個H。數(shù)值，可以適用于工作場地有多個顏色區(qū)域。
3.如權(quán)利要求1所述的自動吸塵器的工作場地識別系統(tǒng)，其特征在于:所述的鏡頭和輔助光源的光學(xué)中心相交與地面。
全文摘要
公開一種自動吸塵器的工作場地識別系統(tǒng)，設(shè)置在所述的吸塵器的底部，包括用于成像的鏡頭，以及設(shè)置在所述鏡頭的成像平面中心的顏色傳感器，與所述的顏色傳感器連接的微處理器，所述的微處理器負(fù)責(zé)集中控制，與所述的微處理器連接的信號接口，所述的信號接口用于對外輸出信號，還包括與所述的處理器連接的輔助光源，所述的輔助光源用于增加照明強(qiáng)度，所述的微處理器的內(nèi)部設(shè)置工作場地識別算法，包括以下步驟包括一下步驟(1)、采集顏色數(shù)據(jù)(R，G，B)；(2)、計(jì)算R，G，B中的最大值MAX和最小值Min；(3)、將數(shù)據(jù)從RGB空間轉(zhuǎn)換到HIS空間，得到色調(diào)H、飽和度S和亮度I；(4)、條件判斷，當(dāng)滿足HC-HT<H<HC+HT，S>ST，I>IT時，所述的微處理器判斷當(dāng)前位置為工作區(qū)域，HC、HT、ST、IT為閾值參數(shù)。
文檔編號A47L9/00GK103142187SQ20131008408
公開日2013年6月12日 申請日期2013年3月18日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月18日
發(fā)明者程曉東, 方曙光 申請人:慈溪邁思特電子科技有限公司