[發明專利]一種基于仿生復眼結構的工業并聯機器人快速視覺檢測算法

在審

• 申請號: 201610543277.8
• 申請日: 2016-07-12
• 公開（公告）號: CN107610086A
• 公開（公告）日: 2018-01-19
• 發明（設計）人: 齊飛
• 申請（專利權）人: 天津超眾機器人科技有限公司
• 主分類號: G06T7/00
• 分類號: G06T7/00;G06T5/00;G06K9/46
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于工業并聯機器人領域，特別涉及一種基于仿生復眼結構的工業并聯機器人快速視覺檢測算法。

背景技術

近年來，工業并聯機器人廣泛應用于工業生產線上，用于自動抓取、裝箱、分揀、缺陷檢測等多項工作任務。工業并聯機器人中的視覺裝置相當于人眼機構，對生產線上對物品進行識別，而生產線上一般是雜亂的多樣本，如何快速高效的對生產線的物品進行快速檢測定位至關重要。上世紀五六十年代，德國生物控制論研究所創始人Reichardt教授和Hanssentein教授根據昆蟲生理學特征開創性的提出了EMD（基于視動反應的初級檢測器）模型。由于昆蟲復眼具有大視野并且對運動物體反應敏感得優勢，例如蜜蜂反應時間約0.01s，而人眼需要0.05s，因此復眼技術也被廣泛用于各種探測器及傳感器的研制上面。

基于仿生學的復眼視覺理論近年來發展迅速, 是集機械學、生物學、光電子學和信息學等多學科為一體的前沿領域。本文基于仿生復眼視覺的機理，進行多目標中快速定位識別物品表面缺陷等瑕疵，采用3D子眼檢測，主眼聯動定位的方式，將仿生復眼的視覺機理用于工業并聯機器人系統中，可以在多目標中快速識別到特定目標，并且進行自動局部放大識別樣本表面的特征等，快速自動檢測生產線上的多個物體，從而生產提高效率。

發明內容

本發明在現有的工業并聯機器人的視覺系統的基礎上，提出一種基于仿生復眼結構的工業并聯機器人快速視覺檢測算法，用來解決現有工業并聯機器人視覺系統識別速度慢，定位精度差等問題。

本發明的技術方案：一種基于仿生復眼結構的工業并聯機器人快速視覺檢測算法，其特征在于它復眼相機系統包括工業并聯機器人前端安裝的多臺子眼相機和一臺主眼相機，以及采用基于仿生復眼的側抑制算法；其中，所述子眼相機可以當傳送帶上的多個目標進入視場中后，進行快速檢測并進行定位，然后建立與主眼之間的球坐標映射；所述主眼相機，其對子眼相機識別定位的物體進行精確放大定位，并對物體細節表面進行檢測；所述基于仿生復眼的側抑制算法，其主要用于子眼相機的進行快速輪廓定位和主眼相機的物體細節特征捕獲。主眼相機將物品的位置信息傳遞給工業并聯機器人系統，工業并聯機器人進行物品的抓取。

所述子眼相機定位方法主要為各個子眼在識別前先要先標定，根據相機鏡頭的視場角、焦距等采用高斯定理的成像原理進行位置標定，然后主眼相機連帶云臺在球坐標系下，根據平面的x, y像素坐標進行球坐標的兩個角度和一個徑向參數的轉換，從而可以快速定位到傳送帶上需要輪詢的目標。

所述主眼相機進行物體細節表面進行檢測主要為當從子眼映射到主眼后，主眼側抑制算法快速進行細節輪廓定位，并進行放大識別。

所述基于仿生復眼的側抑制算法可以比較穩定地提取了目標輪廓。所述側抑制現象廣泛存在于昆蟲復眼系統中, 它指的是一個感受器周圍鄰近的感受器對其有抑制性作用, 并且這種抑制性影響存在空間總和效應。同時,距離某一感受器較近的感受器對它的抑制作用要比遠一些的感受器的作用強。如果采用傳統的算法進行目標檢測會使得目標的輪廓不清晰、不完整，有陰影，而且速度比較慢，很難確定目標質心位置。因此，采用側抑制可以快速提取目標邊緣。本發明把每個像素單元都看成單個個子眼感受器，按照仿生復眼側抑制的機理，由于在邊緣地帶在空間上存在較大的反差，使得距離較近的感受器對其有很強的抑制作用，隨著距離的增加逐漸減弱，根據這種抑制系數可以增強反差突出邊框，下面從時域的角度來做一個解析。

所屬解析以兩個單元的簡單網絡為例，以此證實其有使輸入圖像有增強反差的作用，設兩單元的輸入灰度為y₁，y₂，且假設，設0<k<1。網絡輸出灰度為X₁,X₂，由參數關系有