[發明專利]物件測量方法與系統

有效

• 申請號: 201010163956.5
• 申請日: 2010-04-08
• 公開（公告）號: CN102213581A
• 公開（公告）日: 2011-10-12
• 發明（設計）人: 黃國唐;江博通;呂尚杰;謝伯璜
• 申請（專利權）人: 財團法人工業技術研究院
• 主分類號: G01B11/00
• 分類號: G01B11/00
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所 11105
• 代理人: 史新宏

技術領域

本申請涉及一種物件測量方法與系統，具體地說，涉及一種利用非平行設置的二圖像擷取裝置依據光束交會共線函數來計算出物件的立體坐標的物件測量方法與系統。

背景技術

由于科技的快速演進，無論是在商品設計、工業制造或是高精密的操作領域中，需要借重于機器人或機器手臂等自動化系統來進行的操作程序也越來越多，因此，如何提升自動化系統的運作效率也成為重要的課題。其關鍵就在于如何令機器人或機器手臂等自動化系統得以精確地辨識出空間中的物件的立體坐標，據此，各種可測量出物件的立體坐標的測量方法也應運而生。

如美國US?06795200號專利申請所公開的物件測量方法，其先將結構光源投射于待測平面上，接著利用平行設置的二攝影機來分別取得待測平面上的物件圖像。然而，實際使用時，結構光源擺設與配置往往會增加使用者額外的負擔。其次，以簡易的三角幾何原理來計算立體坐標時，因無法兼顧到攝影機本身的觀測誤差，以致其所計算出的物件的立體坐標的精確度不足，而精確度不足的立體坐標更會使系統于后續作業中產生過大的誤差，故上述US?06795200號專利申請不但實用性不佳，也無法適用于高精確度的操作領域中。

再者，在美國US?20060088203號專利申請所公開的物件測量方法中，乃先于工作區域上方同時架設多臺固定式的攝影機，藉此對工作區域中的物件進行三維的取像作業，接著，在取像完成后再利用簡易的三角幾何原理來計算出物件的立體坐標。然而，通過固定架設于工作區域上的多臺攝影機來進行三維的取像作業不但成本較高，且使用彈性不佳，同時，也容易因視覺死角而阻礙三維的取像作業的進行，無法適用于高精細的操作領域。

另外，歐洲WO?2008076942號專利申請亦公開了一種物件測量方法，其先將單攝影機設置于移動式的機器手臂上，以利用移動式的機器手臂來針對工作區域中的物件進行多次、不同角度的取像作業，接著，再通過簡易的三角幾何原理來計算出物件的立體坐標。然而，運用單攝影機來對工作區域中的物件進行多次、不同角度的取像作業需要耗費額外的時間，不但提高了成本，也降低了實用性。其次，與前述US?06795200號專利申請及US?20060088203號專利申請相同，利用簡易的三角幾何原理所計算出的物件的立體坐標，同樣地會使系統于后續的作業中產生過大的誤差，當然也無法適用于極精細的操作領域。

有鑒于此，如何提供一種用以測量物件的立體坐標的物件測量方法與系統，不但可方便、快速、精確地取得物件的立體坐標，更可適用于高精細的操作領域，亟為各界所急待解決的課題。

發明內容

為達上述目的及其他目的，本發明提出一種物件測量方法，利用一組并排且向內旋轉的非平行設置的第一圖像擷取裝置與第二圖像擷取裝置以及與該第一及第二圖像擷取裝置相連接的處理模塊對物件進行測量，該物件測量方法包括以下步驟：(1)令該第一圖像擷取裝置與該第二圖像擷取裝置分別擷取至少一已知立體坐標的鏡頭校正點的第一圖像及第二圖像，再令該處理模塊通過鏡頭校正演算法依據該第一圖像及該第二圖像分別求得該第一圖像擷取裝置的第一鏡頭扭曲參數及該第二圖像擷取裝置的第二鏡頭扭曲參數；(2)令該第一圖像擷取裝置與該第二圖像擷取裝置擷取相同的多個已知立體坐標的姿態校正點的圖像坐標，再令該處理模塊將該姿態校正點的立體坐標、該第一鏡頭扭曲參數及該第二鏡頭扭曲參數代入以光束交會共線成像原理為基礎的幾何函數，其中，該幾何函數中包含未知的該第一圖像擷取裝置的第一鏡頭中心與第一姿態參數以及未知的該第二圖像擷取裝置的第二鏡頭中心與第二姿態參數；以及(3)令該處理模塊利用預設的演算法計算該幾何函數，以解出該第一圖像擷取裝置的該第一鏡頭中心與該第一姿態參數以及該第二圖像擷取裝置的該第二鏡頭中心與該第二姿態參數，并將所解出的該第一鏡頭中心、該第一姿態參數、該第二鏡頭中心與該第二姿態參數代入該以光束交會共線成像原理為基礎的幾何函數中，以產生對應該第一及第二圖像擷取裝置的第一光束交會共線函數與第二光束交會共線函數。

在一較佳態樣中，還包括步驟(4)，令該第一圖像擷取裝置與該第二圖像擷取裝置同時擷取一目標物件的特征點坐標，并將該第一圖像擷取裝置所擷取的特征點坐標與該第二圖像擷取裝置所擷取的特征點坐標代入該第一及第二光束交會共線函數中，以計算出該目標物件的立體空間坐標。

在另一較佳態樣中，上述的步驟(2)中的該以光束共線成像原理為基礎的幾何函數滿足其中，展開后為