机器视觉在物体位姿检测中的应用.pdf

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1、．150传感器与微系统(TransducerandMicrosystemTechnologies)2016年第35卷第2期应用(=}技～术～DOI：10．13873／J．1000-9787(2016)02-0150-04．机器视觉在物体位姿检测中的应用李彬，罗彪(北京航空航天大学自动化科学与电气工程学院。北京100191)摘要：研究了机器视觉技术在物体位姿检测中的应用。从两个方位架设工业相机采集目标图片，采用张正友基于2D平面靶标的相机标定方法对相机进行标定。使用目标图像减去背景图像和形态学运算的方法进行粗定位，初

2、步检测目标区域。利用Hough变换检测目标直线边缘，依据极线约束原则、灰度相似性以及直线约束进行边缘直线及其端点的匹配。计算出各直线端点的空间三维坐标及其单位方向向量。在已知目标模板的条件下，目标的几何参数已知，利用简单的几何关系求取目标的位姿数据。关键词：机器视觉；摄像机标定；Hough变换；角点检测和匹配；几何模板中图分类号：TP391文献标识码：A文章编号：1000--9787(2016)O2-0150-04Application0fImachinevisionindetectiloOnOI“ObDi1ect

3、spoOseJLIBin，LUOBiao(SchoolofAutomationScienceandElectricalEngineering，BeihangUniversity，Beijing100191，China)Abstract：Applicationofmachinevisiontechnologyindetectionofobjectsposeisresearched．Setupindustrialcamerasintwodifferentdirectionsandtakepicturesoftarget

4、o~ectsthencompletecameracalibrationusingZhangZhengyou’Smethodbasedon2Dplanartarget．CompletepreliminarytargetdetectionbysubtractingbackgroundimagefromthetargetimageandMorphologicaloperation，SOthetargetareaisdetermined．ThenuseHoughtransformtodetectlineedge，Epipo

5、larconstraint，graysimilarityandlineconstraintisadoptedtomatchthelinesandtheirendpoints．Calculatethree—dimensional(3D)spacecoordinatesandunitdirectionvectorofendpointofeachstraightlines．Sincethetargettemplateisknown，thegeometryparameterisavailable，usingsimplege

6、ometricrelationshiptocalculateposedataoftarget．Keywords：machinevision；cameracalibration；Houghtransform；cornerpointsdetectionandmatching；geometrictemplate0引言建立起相机所采集到的图像与世界中场景点的位置关系的机器视觉是指利用计算机系统模仿人视觉系统的功过程。相机标定一般可分为传统标定方法、主动视觉能，实现计算机对目标物体的感知、定位等功能。随着机器中的标定方法蛳和

7、自标定方法三类。相机标定中需视觉理论的发展，机器视觉在工业中的应用越来越广泛。要标定出的内、外部参数如表1所示。比如：在工业零件的分类中，现在依然主要依靠人工手段对表1相机标定参数Tab1Parametersofcamera’ralibration混杂的工业零件进行分类，这种分类方式不仅效率低下，错误率较高，且是对人力资源的一种浪费。若能够实现对零件的自动分类，将大大提高工业生产效率。当对大量堆叠的同类工业零件进行分类时，必然存在工件相互遮挡的情况。考虑到目标区域内的工件都是同一样式，几何参数模板可以得到，则即使图

8、像中某一工件被遮挡无法得到其完整图像信息，也有可能利用几何关系计算出它的位姿数据。1相机标定相机标定是指通过测量相机的各种内部和外部参数，收稿日期：2015-06—11第2期李彬，等：机器视觉在物体位姿检测中的应用153图像像素坐标系H图像坐标系H摄像机坐标系H世界坐标系[2]TsaiRY．Aversatilecameracalibrationtechniq