便捷可调的灵活性测试设备以及测试方法

摘要

本发明提供一种便捷可调的灵活性测试设备以及测试方法，设备包括：底座、m个测试体以及设置于底座的n个第1扣合部；每个测试体的底部均具有与第1扣合部相适配的第2扣合部；每个测试体的第2扣合部插入到底座的第1扣合部，测试体在底座的插接位置以及测试体的设置数量可调节，由此形成智能行进体灵活性前进通道。为一种简便、定型、而且灵活可调的灾害搜救智能行进体灵活性测试设备，具有固定的测试指标，能量化智能行进体综合行动能力；而且，可根据实际测试需求，灵活调整测试设备对智能行进体行动能力的测试复杂难度，尤其能够真实的模拟废墟狭小空间的多宽度、多角度复杂程度，满足对智能行进体在废墟狭小空间的多宽度、多角度行动能力的测试需求。

说明书

技术领域

本发明属于智能行进体测试技术领域，具体涉及一种便捷可调的灵活性测试设备以及测试方法。

背景技术

灾害搜救类智能行进体，是一种面向地震灾难应用、能够在废墟缝隙中运动与探测、并可对废墟中的幸存者实施辅助救援的智能行进体系统，已成为当今热门研究课题。研究出高效的灾害搜救类智能行进体，并使其广泛运用到灾后救援工作中，可降低人力物力投入、减少救援工作中的意外伤亡，并提高救援效率与成功率，对于提高人类自身抵抗自然灾害能力的进程具有显著意义。

对于灾害搜救类智能行进体的研究，重点需解决的问题之一为：如何提高智能行进体的运动能力，使其能够适应各种复杂的地形条件，例如，废墟、泥地、沙地、台阶、陡坡或壕沟等。因此，在智能行进体的研究过程中，需要反复使用测试装置对智能行进体的性能进行测试。

现有技术中，测试装置由空心砖、青红砖和木方等建筑材料临时搭建而成，通过空心砖、青红砖和木方的不同排列组合，构成智能行进体行进时的障碍。该类测试装置对于灾害搜救类智能行进体测试存在着较多不足，包括：(1)临时搭建测试障碍装置，无法成为定型的测试装置，测试指标非固定，无法量化智能行进体的综合行动能力；(2)该类测试装置所提供的障碍较简单，无法模拟地震等建筑废墟倒塌现场的复杂程度，尤其是在废墟内部洞穴内部的变向、穿越以及越障等功能的要求。

发明内容

针对现有技术存在的缺陷，本发明提供一种便捷可调的灵活性测试设备以及测试方法，可有效解决上述问题。

本发明采用的技术方案如下：

本发明提供一种便捷可调的灵活性测试设备，包括：底座(1)、m个测试体(2)以及设置于所述底座(1)的n个第1扣合部(3)；其中，m和n均为自然数， n≥m；

其中，每个所述测试体(2)的底部均具有与所述第1扣合部(3)相适配的第2扣合部(2.1)；每个所述测试体(2)的所述第2扣合部(2.1)插入到所述底座(1)的所述第1扣合部(3)，所述测试体(2)在所述底座(1)的插接位置以及所述测试体(2)的设置数量可调节，由此形成智能行进体灵活性前进通道。

优选的，所述第1扣合部(3)为凹部；所述第2扣合部(2.1)为凸起部。

优选的，所述第1扣合部(3)为圆柱形插口；所述第2扣合部(2.1)为圆柱形插杆；所述圆柱形插杆与所述圆柱形插口过盈配合。

优选的，所述测试体(2)为圆桩。

优选的，所述圆桩为木质圆桩；所述底座(1)为木质底座。

优选的，在每个所述测试体(2)的内部设置控制器和加速度传感器，在所述测试体(2)的顶部设置报警器(2.2)；所述控制器分别与所述加速度传感器和所述报警器(2.2)连接。

优选的，所述报警器(2.2)为红色报警灯。

本发明还提供一种便捷可调的智能行进体灵活性测试方法，包括以下步骤：

S1，在底座(1)上布置多个测试体(2)，每个测试体(2)的顶部安装报警灯，形成测试装置；

在测试装置中心的正上方安装图像采集设备，使图像采集设备能够采集完整的测试场地的场景；

选取测试智能行进体，使测试智能行进体的颜色、报警灯亮后的颜色以及测试背景颜色之间均具有显著区别；

S2，当智能行进体在测试装置上行走，而进行灵活性测试的过程中，同时启动图像采集设备；

所述图像采集设备按设定采样频率不断采集测试场景的原始图像，并将所述原始图像以及采集时间点的对应关系发送到控制器；

S3，所述控制器存储所述原始图像以及采集时间点的对应关系；同时，对于任意一张所述原始图像，设其采集时间点为T1，所述控制器均执行以下步骤：

S3.1，所述控制器对所述原始图像进行灰度转换，将其转化为灰度图；

S3.2，所述控制器对所述灰度图进行图像滤波操作，只保留与智能行进体颜色对应的第一色度值以及与报警灯亮后颜色对应的第二色度值，得到滤波后图像；

S3.3，所述控制器对所述滤波后图像进行第一次二值化处理，将第一色度值对应的像素点二值化为黑色，将其他所有色度的像素点均二值化为白色，则二值后化的黑色像素点即代表智能行进体位置，由此识别出智能行进体位置，得到智能行进体质心的二维图像坐标值，同时记录该二维图像坐标值与采集时间点T1的对应关系；

S4，采用S3的方法，对各张原始图像进行处理，由此得到多个二维图像坐标值与采集时间点T1的对应关系；

建立二维图像坐标系，将各个二维图像坐标值作为离散点，标记于所述二维图像坐标系，并按照采集时间点的先后顺序，拟合各个离散点，得到智能行进体行进轨迹。

优选的，还包括：判断智能行进体是否撞击报警灯的步骤，具体的，在S3.2之后，还包括：

S5，所述控制器对所述滤波后图像进行第二次二值化处理，将第二色度值对应的像素点二值化为黑色，将其他所有色度的像素点均二值化为白色；

S6，所述控制器判断经过第二次二值化处理后的图像中是否包含黑色像素点，如果不包含，则表明与该图像对应的时刻，智能行进体未发生撞击报警灯的事件；如果包含，则表明与该图像对应的时刻，智能行进体发生撞击报警灯的事件，然后，执行S7；

S7，所述控制器识别出黑色像素点的二维图像坐标值，该二维图像坐标值即为被撞击的报警灯的坐标值；并记录该图像对应的图像采集时刻以及报警灯坐标值的对应关系。

优选的，S4之后，还包括：

S8，通过对所述智能行进体行进轨迹进行分析，得出智能行进体整体平均速度；或者，得出智能行进体在任意时刻的行进速度。

本发明的有益效果如下：

本发明提供的便捷可调的灵活性测试设备以及测试方法具有以下优点：

改变了原有临时搭建的测试装置，为一种简便、定型、而且灵活可调的灾害搜救智能行进体灵活性测试设备，具有固定的测试指标，能够量化智能行进体的综合行动能力；而且，可根据实际测试需求，灵活调整测试设备对智能行进体行动能力的测试复杂难度，尤其能够真实的模拟废墟狭小空间的多宽度、多角度复杂程度，满足对智能行进体在废墟狭小空间的多宽度、多角度行动能力的测试需求。

附图说明

图1为本发明提供的便捷可调的灵活性测试设备的一种结构示意图；

图2为图1中底座的局部示意图；

图3为图1中测试体的局部示意图；

图4为图1的正上方安装摄像头后的示意图；

图5为一种具体的智能行进体行进轨迹示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明进行详细说明：

结合图1、图2和图3，本发明提供一种便捷可调的灵活性测试设备，其中，智能行进体既可以为灾害搜救类机器人，也可以为其他智能设备，例如，车模等，用于对车模进行性能测试，本发明对智能行进体的具体类型并不限制。包括：底座1、m个测试体2以及设置于底座1的n个第1扣合部3；其中，m和n均为自然数，n≥m；

其中，每个测试体2的底部均具有与第1扣合部3相适配的第2扣合部2.1；例如，第1扣合部3为凹部；第2扣合部2.1为凸起部，更具体的，第1扣合部3为圆柱形插口；第2扣合部2.1为圆柱形插杆；圆柱形插杆与圆柱形插口过盈配合。本发明对测试体和底座之间实现可拆卸连接的具体结构形式并不限制。

每个测试体2的第2扣合部2.1插入到底座1的第1扣合部3，测试体2在底座1的插接位置以及测试体2的设置数量可调节，因此，通过改变测试体在多孔底座上的插接位置，可改变测试通道的宽度、转弯角度和通道长度等，进而实现对不同尺寸智能行进体的不同角度转弯行进测试。此外，通过调节测试体间距和 位置，可实现模拟废墟狭小空间的多宽度、多角度复杂行进测试的需求。

实际应用中，为提高对智能行进体进行灵活性测试的测试有效性，测试体2可采用圆桩，例如，木质圆桩。底座相应的也采用木质结构。

此外，本发明中，在每个测试体2的内部设置控制器和加速度传感器，在测试体2的顶部设置报警器2.2；控制器分别与加速度传感器和报警器2.2连接。其中，报警器可采用红色报警灯，加速度传感器可采用水平向MEMS加速度传感器，一旦智能行进体在测试过程中撞击测试体，水平向加速度传感器即拾取到加速度超过阈值的冲击信号，进而触发红色报警灯闪烁，方便测试人员直观快速的获知智能行进体行走能力。

如图4所示，在测试平台正上方可安装高分辨率CCD摄像头，记录智能行进体行进视频，通过数字图像处理识别单帧图像中智能行进体质心的位置，进而追溯智能行进体位移轨迹。

本发明提供的便捷可调的灵活性测试设备具有以下优点：

改变了原有临时搭建的测试装置，为一种简便、定型、而且灵活可调的灾害搜救智能行进体灵活性测试设备，具有固定的测试指标，能够量化智能行进体的综合行动能力；而且，可根据实际测试需求，灵活调整测试设备对智能行进体行动能力的测试复杂难度，尤其能够真实的模拟废墟狭小空间的多宽度、多角度复杂程度，满足对智能行进体在废墟狭小空间的多宽度、多角度行动能力的测试需求。

应用上述测试装置，本发明还提供一种便捷可调的智能行进体灵活性测试方法，包括以下步骤：

S1，在底座1上布置多个测试体2，每个测试体2的顶部安装报警灯，形成测试装置；

在测试装置中心的正上方安装图像采集设备，例如，摄像头，使图像采集设备能够采集完整的测试场地的场景；

选取测试智能行进体，使测试智能行进体的颜色、报警灯亮后的颜色以及测试背景颜色之间均具有显著区别；此处，作为一种优选方式，智能行进体颜色可设置为黑色，报警灯亮后的颜色设置为红色，测试背景颜色设置为黑色。 通过设置具有显著区别的颜色，可简化后续图像处理的复杂度，提高图像处理的效率，进而提高智能行进体识别或报警灯识别精度。

S2，当智能行进体在测试装置上行走，而进行灵活性测试的过程中，同时启动图像采集设备；

所述图像采集设备按设定采样频率不断采集测试场景的原始图像，并将所述原始图像以及采集时间点的对应关系发送到控制器；其中，采样频率可以为秒30帧。

S3，所述控制器存储所述原始图像以及采集时间点的对应关系；同时，对于任意一张所述原始图像，设其采集时间点为T1，所述控制器均执行以下步骤：

S3.1，所述控制器对所述原始图像进行灰度转换，将其转化为灰度图；

具体的，原始图像可以为jpeg格式，将jpeg中的RGB转化为灰度图。

S3.2，所述控制器对所述灰度图进行图像滤波操作，只保留与智能行进体颜色对应的第一色度值以及与报警灯亮后颜色对应的第二色度值，得到滤波后图像；

在得到滤波后图像后，如果目标仅为得到智能行进体行走轨迹，则只进行一次二值化处理，执行S3.3-S3.4即可；如果目标为判定智能行进体是否撞击报警灯，则需要对滤波后图像采用不同的二值化策略，进行两次二值化处理，其中，第一次二值化处理为步骤S3.3；第二次二值化处理为步骤S5-S7。此处需要强调的是，虽然进行两次二值化，但这两次二值化为同时进步的，并不区别先后顺序。

(一)智能行进体行走轨迹

S3.3，所述控制器对所述滤波后图像进行第一次二值化处理，将第一色度值对应的像素点二值化为黑色，将其他所有色度的像素点均二值化为白色，则二值后化的黑色像素点即代表智能行进体位置，由此识别出智能行进体位置，得到智能行进体质心的二维图像坐标值，同时记录该二维图像坐标值与采集时间点T1的对应关系；

S4，采用S3的方法，对各张原始图像进行处理，由此得到多个二维图像坐标值与采集时间点T1的对应关系；

建立二维图像坐标系，将各个二维图像坐标值作为离散点，标记于所述二维图像坐标系，并按照采集时间点的先后顺序，拟合各个离散点，得到智能行进体行进轨迹。如图5所示，为一种具体的智能行进体行进轨迹示意图。

S4之后，还包括：计算智能行进体行进速度的步骤，即：

S8，通过对所述智能行进体行进轨迹进行分析，得出智能行进体整体平均速度；或者，得出智能行进体在任意时刻的行进速度。

平均速度的计算方法为：由于智能行进体行进轨迹已知，横坐标为行进时间，因此，可非常简单的计算出平均速度。

对于任意时刻的行进速度，对行进轨迹的对应点求导数即可。

(二)判断智能行进体是否撞击报警灯的步骤

具体的，在S3.2之后，还包括：

S5，所述控制器对所述滤波后图像进行第二次二值化处理，将第二色度值对应的像素点二值化为黑色，将其他所有色度的像素点均二值化为白色；

S6，所述控制器判断经过第二次二值化处理后的图像中是否包含黑色像素点，如果不包含，则表明与该图像对应的时刻，智能行进体未发生撞击报警灯的事件；如果包含，则表明与该图像对应的时刻，智能行进体发生撞击报警灯的事件，然后，执行S7；

S7，所述控制器识别出黑色像素点的二维图像坐标值，该二维图像坐标值即为被撞击的报警灯的坐标值；并记录该图像对应的图像采集时刻以及报警灯坐标值的对应关系。

由此可见，通过本发明提供的便捷可调的智能行进体灵活性测试方法，可方便快速的计算出智能行进体行进轨迹、行进速度以及是否发生撞击报警灯事件。具有计算过程简单、计算结果精确的优点。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视本发明的保护范围。