[發(fā)明專利]基于結構光視覺傳感器的集裝箱位置姿態(tài)測量方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210319315.3
• 申請日: 2012-08-31
• 公開（公告）號: CN102829769A
• 公開（公告）日: 2012-12-19
• 發(fā)明（設計）人: 于起峰;張紅良;曹動;張躍強;尚洋;劉曉春
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍國防科學技術大學
• 主分類號: G01C11/02
• 分類號: G01C11/02
• 代理公司: 湖南省國防科技工業(yè)局專利中心 43102
• 代理人: 馮青

1.基于結構光視覺傳感器的集裝箱位置姿態(tài)測量方法，其特征是：

在集裝箱吊裝設備的吊具上安裝能夠敏感集裝箱邊緣和/或角孔信息的結構光視覺傳感器，該傳感器包含一個或多個結構光投射器、一個或多個攝像機和數(shù)據(jù)處理器，吊裝過程中，結構光視覺傳感器向集裝箱表面投射結構光，同時拍攝圖像，通過處理圖像獲取集裝箱邊緣、角孔和/或頂點結構特征，測量結構特征的坐標，進而計算集裝箱相對吊具的位置、姿態(tài)關系；

包括如下過程：

步驟1、構建能夠敏感集裝箱邊緣和/或角孔信息的結構光視覺傳感器，包含一個或多個結構光投射器、一個或多個攝像機和數(shù)據(jù)處理器，將結構光視覺傳感器安裝在吊具上，使吊裝過程中可對集裝箱表面投射結構光并成像；?

步驟2、標定結構光視覺傳感器與吊具的相對位置姿態(tài)關系；

步驟3、吊裝過程中結構光視覺傳感器向集裝箱表面投射結構光并拍攝圖像；?

步驟4、處理圖像，利用結構光的點、線、面等信息獲取集裝箱幾何結構特征；

步驟5、根據(jù)集裝箱結構特征的圖像坐標，計算其在結構光視覺傳感器坐標系的坐標方程表示，并轉換到吊具坐標系；

步驟6、根據(jù)集裝箱結構特征的測量結果計算集裝箱相對吊具的位置、姿態(tài)關系，用于吊裝控制；

該基于結構光視覺傳感器的集裝箱位置姿態(tài)測量方法包括集裝箱結構特征坐標方程計算和集裝箱位置姿態(tài)計算。

2.根據(jù)權利要求1所述的基于結構光視覺傳感器的集裝箱位置姿態(tài)測量方法，其特征在于，集裝箱結構特征坐標方程計算，具體過程為：

提取集裝箱的結構特征的圖像坐標方程，根據(jù)攝像測量原理建立結構特征在結構光視覺傳感器坐標系內的表示，設去除像差后集裝箱某特征點圖像坐標為????????????????????????????????????????????????，則其坐標滿足共線方程

??????????????(1)

其中、為像機等效焦距，、為像機像主點坐標，為像機光心在結構光視覺傳感器坐標系W-XYZ下的坐標，為攝像機在結構光視覺傳感器坐標系的旋轉矩陣的各元素：

?????????????????????????(2)

上述特征點同時在結構光投影面或線上，滿足結構光投影方程：

??????????????????????????(3)

聯(lián)立方程(1)和(3)，可求解得到特征點坐標，該坐標為特征點在結構光視覺傳感器坐標系的表示；

假設結構光視覺傳感器坐標系W-XYZ與吊具坐標系的相對位移、姿態(tài)關系分別為，則特征點坐標在吊具坐標系的表示為

??????????????????????(4)。

3.根據(jù)權利要求1所述的基于結構光視覺傳感器的集裝箱位置姿態(tài)測量方法，其特征在于，集裝箱位置姿態(tài)計算具體為：

設集裝箱上某特征點在吊具坐標系的坐標為，且其在集裝箱坐標系的坐標為，假設吊具坐標系與集裝箱坐標系的相對位移、姿態(tài)關系分別為，則有

???????????????????(5)

根據(jù)多個特征點、線或面的不同表示，可聯(lián)立求解得到。