[發(fā)明專利]視覺定位方法及裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110371807.2
• 申請日: 2011-11-21
• 公開（公告）號: CN102506830A
• 公開（公告）日: 2012-06-20
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 曹學(xué)金;章敏鳳;嚴(yán)律
• 申請（專利權(quán)）人: 奇瑞汽車股份有限公司
• 主分類號: G01C11/00
• 分類號: G01C11/00;G01C11/04
• 代理公司: 北京三高永信知識產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司 11138
• 代理人: 江崇玉

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及視覺定位領(lǐng)域，特別涉及一種視覺定位方法及裝置。

背景技術(shù)

機(jī)器視覺系統(tǒng)是指用計算機(jī)來實現(xiàn)人的視覺功能，也就是用計算機(jī)來實現(xiàn)對客觀的三維物體的識別。據(jù)不完全統(tǒng)計，大約80％的工業(yè)機(jī)器視覺系統(tǒng)被用在檢測與機(jī)械引導(dǎo)方面。

現(xiàn)有技術(shù)中有一種視覺定位方法，其采用固定的兩個二維相機(jī)來實現(xiàn)目標(biāo)物體的視覺定位，具體實施時，將兩個二維相機(jī)采集的二維圖像合成3D圖像來實現(xiàn)目標(biāo)物體的景深等計算?，F(xiàn)有技術(shù)中存在的另一種用于機(jī)器人搬運作業(yè)的視覺定位方法則采用固定的一個二維相機(jī)結(jié)合一個三維相機(jī)的方式來實現(xiàn)目標(biāo)物體的視覺定位，具體實施時，利用二維相機(jī)采集的二維圖像完成目標(biāo)物體的粗定位，利用三維相機(jī)來完成目標(biāo)物體的相關(guān)位置參數(shù)和偏移參數(shù)的確定。

在實現(xiàn)本發(fā)明的過程中，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)至少存在以下問題：第一，現(xiàn)有技術(shù)中通常需要兩個甚至更多的二維相機(jī)或者三維相機(jī)來完成視覺定位過程，而工業(yè)用相機(jī)的成本相對較高；第二，現(xiàn)有技術(shù)中采用的二維相機(jī)或者三維相機(jī)多采用固定式，所以這些二維相機(jī)或者三維相機(jī)的測量范圍為固定的一塊區(qū)域，測量范圍較小。

發(fā)明內(nèi)容

為了能夠減少采用多個相機(jī)的成本和加大視覺定位系統(tǒng)的測量范圍，本發(fā)明實施例提供了一種視覺定位方法及裝置。所述技術(shù)方案如下：

根據(jù)本發(fā)明的一個方面，本發(fā)明實施例提供了一種視覺定位方法，所述視覺定位方法包括：在目標(biāo)區(qū)域上方采集所述目標(biāo)區(qū)域的若干幀第一圖像；根據(jù)所述目標(biāo)區(qū)域的若干幀第一圖像合成所述目標(biāo)區(qū)域的水平掃描圖像，識別所述水平掃描圖像中的目標(biāo)物體，并確定各個目標(biāo)物體在空間坐標(biāo)系中的橫縱坐標(biāo)；根據(jù)所述橫縱坐標(biāo)在單個目標(biāo)物體上方采集所述目標(biāo)物體的若干幀第二圖像；根據(jù)所述目標(biāo)物體的若干幀第二圖像合成所述目標(biāo)物體的三維圖像，并根據(jù)所述三維圖像確定所述目標(biāo)物體在空間坐標(biāo)系中的三維坐標(biāo)和姿態(tài)。

進(jìn)一步地，所述在目標(biāo)區(qū)域上方采集所述目標(biāo)區(qū)域的若干幀第一圖像包括：

使圖像采集單元在第一預(yù)定高度進(jìn)行水平運動；所述圖像采集單元在水平運動過程中采集所述目標(biāo)區(qū)域的若干幀第一圖像。

進(jìn)一步地，所述根據(jù)所述橫縱坐標(biāo)在單個目標(biāo)物體上方采集所述目標(biāo)物體的若干幀第二圖像包括：根據(jù)所述橫縱坐標(biāo)使所述圖像采集單元在所述目標(biāo)物體上方的第二預(yù)定高度進(jìn)行勻速直線運動；所述圖像采集單元在勻速直線運動過程中每隔預(yù)定時間間隔采集所述目標(biāo)物體的一幀第二圖像。

進(jìn)一步地，所述根據(jù)所述目標(biāo)區(qū)域的若干幀第一圖像合成所述目標(biāo)區(qū)域的水平掃描圖像，識別所述水平掃描圖像中的目標(biāo)物體，并確定各個目標(biāo)物體在空間坐標(biāo)系中的橫縱坐標(biāo)包括：

根據(jù)所述目標(biāo)區(qū)域的若干幀第一圖像合成所述目標(biāo)區(qū)域的水平掃描圖像；

根據(jù)第一預(yù)定模板識別所述水平掃描圖像中的一個或者若干個目標(biāo)物體；

確定各個目標(biāo)物體的頂面的一個特征點在空間坐標(biāo)系中的橫縱坐標(biāo)。

進(jìn)一步地，所述根據(jù)所述目標(biāo)物體的若干幀第二圖像合成所述目標(biāo)物體的三維圖像，并根據(jù)所述三維圖像確定所述目標(biāo)物體在空間坐標(biāo)系中的三維坐標(biāo)和姿態(tài)包括：根據(jù)所述目標(biāo)物體的若干幀第二圖像合成所述目標(biāo)物體的三維圖像；將所述目標(biāo)物體的三維圖像與第二預(yù)定模板進(jìn)行輪廓匹配，確定所述目標(biāo)物體的中心點以及所述中心點在空間坐標(biāo)系中的三維坐標(biāo)；根據(jù)所述第二預(yù)定模板在所述目標(biāo)物體的三維圖像中確定至少三個位于定位面上的特征點，并根據(jù)所述至少三個特征點確定所述定位面所在平面，所述定位面為所述目標(biāo)物體的一個表面；在所述空間坐標(biāo)系中確定一定位面參考平面；根據(jù)所述定位面所在平面和所述定位面參考平面計算目標(biāo)物體與空間坐標(biāo)系各軸的偏移夾角。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，本發(fā)明還提供一種視覺定位裝置，所述視覺定位裝置包括：圖像采集模塊，用于在目標(biāo)區(qū)域上方采集所述目標(biāo)區(qū)域的若干幀第一圖像；第一圖像處理模塊，用于根據(jù)所述目標(biāo)區(qū)域的若干幀第一圖像合成所述目標(biāo)區(qū)域的水平掃描圖像，識別所述水平掃描圖像中的目標(biāo)物體，并確定各個目標(biāo)物體在空間坐標(biāo)系中的橫縱坐標(biāo)；所述圖像采集模塊，還用于根據(jù)所述橫縱坐標(biāo)在單個目標(biāo)物體上方采集所述目標(biāo)物體的若干幀第二圖像；第二圖像處理模塊，用于根據(jù)所述目標(biāo)物體的若干幀第二圖像合成所述目標(biāo)物體的三維圖像，并根據(jù)所述目標(biāo)物體的三維圖像確定所述目標(biāo)物體在空間坐標(biāo)系中的三維坐標(biāo)和姿態(tài)。

進(jìn)一步地，所述圖像采集模塊包括載具單元和圖像采集單元；所述載具單元用于使圖像采集單元在第一預(yù)定高度進(jìn)行水平運動；所述圖像采集單元用于在水平運動過程中采集所述目標(biāo)區(qū)域的若干幀第一圖像。