[發明專利]一種空間圓弧位姿的視覺檢測方法

有效

• 申請號: 201710146210.5
• 申請日: 2017-03-13
• 公開（公告）號: CN107167116B
• 公開（公告）日: 2020-05-01
• 發明（設計）人: 劉凌云;羅敏;吳岳敏;李慧玲;馬彬;徐金瑜
• 申請（專利權）人: 湖北汽車工業學院
• 主分類號: G01C11/00
• 分類號: G01C11/00;G01C21/00
• 代理公司: 深圳市嘉宏博知識產權代理事務所 44273
• 代理人: 楊敏

1.一種空間圓弧位姿的視覺檢測方法，其特征在于：將空間圓弧A_rc映射到虛擬攝像機坐標系{C₁}的虛擬成像平面Γ₁，構建空間圓弧A_rc在實際攝像機坐標系{C}中的實際圖像I_ma與虛擬攝像機坐標系{C₁}中所映射的虛擬圖像I'_ma之間的數學轉換模型；

所述數學轉換模型是建立在實際圖像I_ma中空間圓弧特征采樣點p_i,i＝1,2,3...L，L為特征點采樣數；與虛擬圖像I'_ma中對應虛擬映射點p_c1i的轉換關系基礎上，虛擬攝像機坐標系{C₁}的坐標原點與實際攝像機坐標系{C}的坐標原點重合，虛擬攝像機坐標系{C₁}相對于實際攝像機坐標系{C}的位姿變換矩陣由公式(1)所描述:

上式(1)中，Rot(x,α)表示繞著x軸旋轉α角度所對應的旋轉矩陣；Rot(y,β)表示繞著y軸旋轉β角度所對應的旋轉矩陣；α、β為虛擬攝像機坐標系{C₁}相對于實際攝像機坐標系{C}的姿態參數；

所述實際圖像I_ma到虛擬圖像I'_ma的數學轉換模型的轉換過程包括：1)將實際圖像I_ma中的圓弧特征采樣點p_i的圖像坐標經徑向畸變矯正后變換到實際攝像機坐標系{C}中矯正點p′_i的坐標描述(X_ci，Y_ci,f)^T，如公式(2)所示，下標i＝1,2,3...L，L為特征點采樣數；

上式(2)中，(U₀，V₀)為攝像機光軸中心線與成像平面交點A的圖像坐標，s_x、s_y分別為CCD單元沿橫向、縱向的長度，k、f分別為攝像機徑向畸變系數和焦距，上述參數均為攝像機內參；(u_i，v_i，f)^T、(X_ci，Y_ci,f)^T分別為圓弧特征采樣點p_i、矯正點p′_i在實際攝像機坐標系{C}中的坐標描述；

2)將畸變校正后的圓弧特征矯正點p′_i進一步經小孔線性成像模型映射到虛擬圖像I'_ma中的虛擬映射點則在虛擬攝像機坐標系{C₁}中的坐標(X_c1i,Y_c1i,Z_c1i)^T可由公式(4)得到；

上式(4)中，采用基于圓度最大的α、β交叉迭代分層搜索算法獲取最佳姿態參數α_b、β_b，所述基于圓度最大的α、β交叉迭代分層搜索算法包括α、β的有效搜索范圍的確定方法；

所述α、β的有效搜索范圍是指為確保圓弧特征矯正點p′_i在虛擬攝像機的成像平面Γ₁中都能有效成像所確定的范圍，其α、β的最大值、最小值α_max、α_min、β_max、β_min的計算由公式(5)所確定；

上式(5)中，X_cmax、X_cmin、Y_cmax、Y_cmin分別為圓弧特征矯正點p_i′在實際攝像機坐標系{C}中的坐標極限值。