[發(fā)明專利]一種基于圓管作業(yè)機器人的實時圖像拼接方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710821668.6
• 申請日: 2017-09-13
• 公開（公告）號: CN107507133B
• 公開（公告）日: 2021-04-13
• 發(fā)明（設計）人: 壽志成;江平;楊燦軍;陳燕虎;范錦昌;張理匡;邱衛(wèi)忠;黃政明
• 申請（專利權(quán)）人: 中國海洋石油總公司;中海油能源發(fā)展股份有限公司;中海油能源發(fā)展裝備技術(shù)有限公司;浙江大學
• 主分類號: G06T3/40
• 分類號: G06T3/40;G06T5/50
• 代理公司: 上海科盛知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31225
• 代理人: 葉敏華

1.一種基于圓管作業(yè)機器人的實時圖像拼接方法，其特征在于，所述方法包括：

拼接映射矩陣模型庫建立步驟，對圓管作業(yè)機器人在不同姿態(tài)下采集的圖像進行投影變換，根據(jù)投影變換結(jié)果計算并記錄每個姿態(tài)所對應的拼接映射矩陣，得到拼接映射矩陣模型庫；

實時圖像拼接步驟，識別當前采集的待拼接圖像對應的直線角度，選取拼接映射矩陣模型庫中對應的拼接映射矩陣，實現(xiàn)圖像的實時拼接；

所述拼接映射矩陣模型庫建立步驟包括：

A1)保存圓管作業(yè)機器人在不同姿態(tài)下采集的圖像，生成拼接圖像資源庫；

A2)對拼接圖像資源庫中的圖像進行投影變換，根據(jù)投影變換后的圖像進行特征點提取和角度識別，得到不同組別下的特征信息庫；

A3)對不同組別下的特征信息庫分別計算得到拼接映射矩陣，將拼接映射矩陣與圓管作業(yè)機器人的姿態(tài)對應后進行存儲，得到拼接映射矩陣模型庫。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于圓管作業(yè)機器人的實時圖像拼接方法，其特征在于，所述步驟A1)包括：

A11)控制圓管作業(yè)機器人在姿態(tài)變換的同時錄制實時視頻，并確保實時視頻中采集到的圖像所對應的角度，涵蓋圓管作業(yè)機器人在作業(yè)過程中可到達的所有角度；

A12)分別提取實時視頻中圓管作業(yè)機器人在每個姿態(tài)下的所有圖像并進行保存，得到拼接圖像資源庫。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于圓管作業(yè)機器人的實時圖像拼接方法，其特征在于，所述步驟A2)包括：

A21)以圓管作業(yè)機器人拍攝的管道作為投影面，對拼接圖像資源庫中的所有圖像進行投影變換，實現(xiàn)三維圖像的二維映射，得到變換后的圖像；

A22)篩選變換后的圖像中發(fā)生重疊的圖像，對發(fā)生重疊的圖像進行角度識別，根據(jù)角度識別的結(jié)果，將同一角度和時間下的圖像作為同一組別進行存儲；

A23)對每個組別下所有的圖像進行特征點提取并進行存儲，得到不同組別下的特征信息庫。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于圓管作業(yè)機器人的實時圖像拼接方法，其特征在于，所述投影變換具體為：對管道側(cè)面進行展開并記錄管道上特定的點和邊緣線，將展開后的管道側(cè)面作為投影面，以記錄的點和邊緣線為基準，將圖像投影至投影面上。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于圓管作業(yè)機器人的實時圖像拼接方法，其特征在于，所述步驟A3)包括：

A31)根據(jù)不同組別下的特征點提取結(jié)果，進行單應性矩陣計算，作為該組別下的拼接映射矩陣；

A32)對規(guī)定范圍內(nèi)的不同組別下的拼接映射矩陣進行融合，根據(jù)融合結(jié)果得到規(guī)定姿態(tài)下的拼接映射矩陣；

A33)將步驟A32)得到的拼接映射矩陣與對應的姿態(tài)進行存儲，得到拼接映射矩陣模型庫。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于圓管作業(yè)機器人的實時圖像拼接方法，其特征在于，所述步驟A31)具體為：根據(jù)不同組別下的特征點提取結(jié)果隨機匹配并進行篩選，得到匹配點對，根據(jù)匹配點對的坐標值求解單應性矩陣，作為該組別下的拼接映射矩陣。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于圓管作業(yè)機器人的實時圖像拼接方法，其特征在于，所述實時圖像拼接步驟包括：

B1)對當前采集的待拼接圖像進行投影變換；

B2)對投影變換后的待拼接圖像進行角度識別，判斷待拼接的圖像對應的圓管作業(yè)機器人的姿態(tài)；

B3)根據(jù)步驟B2)中得到的圓管作業(yè)機器人的姿態(tài)，通過拼接映射矩陣模型庫確定對應的拼接映射矩陣，實現(xiàn)待拼接圖像的拼接。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的基于圓管作業(yè)機器人的實時圖像拼接方法，其特征在于，所述步驟B3)包括：

B31)根據(jù)步驟B2)中得到的圓管作業(yè)機器人的姿態(tài)，判斷拼接映射矩陣模型庫中是否包含對應的拼接映射矩陣，若是則進入步驟B32)，若否則進入B33)；

B32)直接選取拼接映射矩陣模型庫中對應的拼接映射矩陣，實現(xiàn)待拼接圖像的拼接；

B33)選取與得到的圓管作業(yè)機器人的姿態(tài)相鄰的兩個拼接映射矩陣，通過線性插值求取確定對應的拼接映射矩陣，實現(xiàn)待拼接圖像的拼接。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于圓管作業(yè)機器人的實時圖像拼接方法，其特征在于，所述實時圖像拼接步驟還包括：通過加權(quán)平均融合方法實現(xiàn)拼接圖像之間重疊部分的均勻過渡。