[發明專利]基于立體視覺的水果姿態檢測方法

無效

• 申請號: 201310244038.9
• 申請日: 2013-06-19
• 公開（公告）號: CN103322980A
• 公開（公告）日: 2013-09-25
• 發明（設計）人: 喬紅;云雙;王敏;蘇建華
• 申請（專利權）人: 無錫引域智能機器人有限公司
• 主分類號: G01C11/00
• 分類號: G01C11/00
• 代理公司: 北京聯瑞聯豐知識產權代理事務所(普通合伙) 11411
• 代理人: 曾少麗

技術領域

本發明涉及計算機視覺、圖像處理學以及攝影幾何學等技術領域，具體而言，本發明涉及一種基于立體視覺的水果姿態檢測方法。

背景技術

姿態是判斷一個物體在空間中處于何種狀態的一個重要數參數，測量水果的姿態信息對實現水果的加工自動化有著一定的技術指導。

視覺檢測技術是近20多年來發展的一門新興測量技術，目前仍然是學者們研究的熱門領域，其具有非接觸、速度快、柔性好優點，能很好的適應現代制造業的需求，是一種先進的檢測手段，目前在裝備制造、工業部件檢測、包裝檢測、印刷檢測、工業測量等領域都有著廣泛的應用。

視覺測量技術方法的分類有多種，按測量時所使用的傳感器裝置數目可以分為：單目視覺測量方法、雙目視覺測量方法以及三目（多目）視覺測量方法。目前使用較多的是前兩種視覺測量方法，三目視覺測量方法的應用較少。單目視覺測量與雙目視覺測量均有測量特征物體位姿的功能，但是單目視覺需要通過更換攝像機鏡頭來達到物體姿態測量目的，操作較麻煩。

發明內容

本發明針對上述現有技術存在的問題作出改進，本發明提供一種基于立體視覺的水果姿態檢測方法,采用雙目視覺測量方法，雙目立體視覺是機器視覺的一種重要形式，一般由雙攝像機從不同的角度同時獲得被測物體的兩幅圖像，通過對獲得的兩幅圖像進行分析處理后得出有用信息，從而進行目的數據的求解，測量效率很高，而且硬件結構簡單，隨著高科技的發展和計算機價格的不斷下降，設備成本也越來越低，所以雙目視覺測量方法在機器視覺應用中有著廣泛的應用前景。

為了解決上述技術問題，本發明提供了如下的技術方案：

基于立體視覺的水果姿態檢測方法，包括以下步驟：

S1，搭建雙目立體視覺采集系統：所述雙目立體視覺采集系統包括左右兩個相機、熒光燈、光照箱、計算機、背景；

S2，視覺系統標定：搭建好搭建雙目立體視覺采集系統之后，對所述雙目立體視覺采集系統進行標定以便于之后的求解工作，要標定出左右相機參數以及系統參數；

S3，采集被測物體圖像：在采集被測物體圖像進行姿態求解時，同時獲取一幅被測物體圖像，這樣才能保證被測物體的同一姿態求解正確；

S4，對采集的圖像進行預處理后進行特征提取，得到被測物體特征點的圖像坐標：首先對左右兩幅圖像進行簡單的預處理，然后再進行特征提取，要提取出被測物體的形心點以及果蒂點的圖像坐標；

S5，根據被測物體自身特點，提取左右圖像的像面軸線，求解像面軸線與各自攝影光心所組成的平面：通過連接被測物體的形心點與果蒂點來得到物體像面軸線，在相機各自的坐標系下，求解像面軸線與各自攝影光心所組成的平面，稱之為交匯平面；

S6，確保求解的上述兩平面位于同一坐標系下，根據空間直線在兩平面上的投影與各自攝影光心所組成的平面必然交匯于該條直線的理論，來求解被測物體的姿態信息：首先要將S5中求得的兩交匯平面轉化到同一坐標系下，然后再求解姿態信息。

進一步地，在S1中，所搭建的視覺采集系統，兩相機均位于光照箱的上方，相機光心連線與光照箱水平邊平行，相機光軸成角度放置，為確保被測物體位于兩相機的公共視場中；光照箱頂部四角分別安裝熒光燈，被測物體放置在以黑色為背景的光照箱底部；

進一步地，在S4中，進行特征提取時要提取的特征點有形心點和果蒂點，對于形心點的提取，直接根據被測物體的外輪廓來提??；對于果蒂點的提取，若拍攝到果蒂點，則直接提取果蒂點，若未拍攝到果蒂點，則根據柚子自身的對稱性來提取近似的果蒂點；

進一步地，在S6中，通過系統標定結果將左右相機坐標系下的平面轉化到同一坐標系下之后，通過聯立這兩個平面方程來得到被測物體空間軸線所在直線，根據空間幾何知識首先求解該條直線所在的方向數，然后再求解被測物體的姿態參數。

本發明的優點在于：通過圖像采集、圖像預處理、特征提取以及交匯平面求解，利用系統標定結果來轉化交匯平面后進行水果姿態參數求解；本發明結構簡單，設備成本較低，且具有較快的測量速度。

附圖說明

附圖用來提供對本發明的進一步理解，并且構成說明書的一部分，與本發明的實施例一起用于解釋本發明，并不構成對本發明的限制。在附圖中：

圖1是本發明一個優選的實施例的方法流程圖；

圖2是圖1實施例的方法所使用的系統構成圖；

圖3是實施圖1實施例的方法時進行系統標定的流程圖；

圖4是圖1實施例的方法中柚子像面軸線示意圖；