[發明專利]基于單目手眼系統的空間圓六維位置-姿態主動式測量方法

有效

• 申請號: 201710313593.0
• 申請日: 2017-05-05
• 公開（公告）號: CN107218930B
• 公開（公告）日: 2020-01-03
• 發明（設計）人: 馬昕;豐俊丙;宋銳;榮學文;田新誠;李貽斌
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: G01C11/08
• 分類號: G01C11/08
• 代理公司: 37221 濟南圣達知識產權代理有限公司
• 代理人: 張勇

1.一種基于單目手眼系統的空間圓六維位置-姿態主動式測量方法，其特征是：控制單目手眼系統在至少兩個不同的位置采集圖像，根據采集的圖像計算空間圓的圓心坐標、法向量和半徑，得到空間圓的六維位置-姿態估計，不同位置上采集的圖像滿足投影的橢圓在圖像的中間位置，且不同位置處的單目手眼系統的相機光軸與空間圓平面的夾角

步驟1、控制機械臂的移動，使得單目手眼系統到達Temp1和Location 1兩個位置，并在這兩個位置采集圖像；

控制單目手眼系統的具體方法為：控制機械臂的移動，使得單目手眼系統檢測到的投影橢圓處于圖像中間位置，并使得投影橢圓的主軸平行于圖像平面的u軸，計算投影橢圓半短軸與半長軸之比，根據橢圓半短軸與半長軸之比對機械臂進行微調，確定最終的采集位置；

若投影橢圓半短軸與半長軸之比小于0.95，標注單目手眼視覺系統的初始位置為Temp1，標注當前檢測到的投影橢圓為控制機械臂運動，使得相機坐標系在Temp1處繞投影橢圓長軸順時針、或逆時針轉動額定角度，然后使相機坐標系沿著投影橢圓的短軸的正方向或負方向平移一段距離，使得橢圓重新回到圖像中心位置，不斷重復直至處于圖像中間位置的投影橢圓的半短軸與半長軸之比大于0.95，標注當前位置為采集位置Location1；投影橢圓為

若投影橢圓半短軸與半長軸之比大于等于0.95，標注單目手眼視覺系統的當前位置為Location1，投影橢圓為控制機械臂運動，使相機坐標系在Location1繞投影橢圓的長軸逆時針或順時針旋轉額定角度，然后使相機坐標系沿投影橢圓的短軸的正方向或負方向平移一段距離，使得橢圓重新回到圖像中心位置，不斷微調重復，直至處于圖像中間位置的投影橢圓的半短軸與半長軸之比小于0.67，標注單目手眼視覺系統的當前位置為采集位置temp1，標注當前檢測到的投影橢圓為

控制機械臂移動，使其在在Temp 1和Location 1位置得到的投影橢圓和計算空間圓的圓心，控制機械臂的移動使相機坐標系在Location1繞投影橢圓長軸逆時針旋轉和順時針旋轉，分別確定采集位置Location2和Location3；

步驟2、控制機械臂的移動，使得單目手眼系統從Location 1移動到Location2和Location 3，在Location 2和Location 3兩個位置采集圖像；

單目手眼系統在Location1，Location2，和Location3三個位置處的光心與空間圓的圓心在一個平面上，在Location2處的單目視覺系統的光心與空間圓圓心的連線，與在Location3處的單目視覺系統的光心與空間圓圓心的連線之間的夾角為為

步驟3、計算空間圓的圓心坐標、法向量、半徑；

利用在Location2和Location3得到的兩幅圖像，計算空間圓的圓心坐標；

利用在Location2和Location3得到的兩幅圖像中具有較小的短半軸與長半軸之比的投影橢圓計算法向量；

利用在Location1采集到的圖像計算空間圓的半徑，以減少半徑的計算誤差。