[發明專利]一種基于圓管作業機器人的實時圖像拼接方法

有效

• 申請號: 201710821668.6
• 申請日: 2017-09-13
• 公開（公告）號: CN107507133B
• 公開（公告）日: 2021-04-13
• 發明（設計）人: 壽志成;江平;楊燦軍;陳燕虎;范錦昌;張理匡;邱衛忠;黃政明
• 申請（專利權）人: 中國海洋石油總公司;中海油能源發展股份有限公司;中海油能源發展裝備技術有限公司;浙江大學
• 主分類號: G06T3/40
• 分類號: G06T3/40;G06T5/50
• 代理公司: 上海科盛知識產權代理有限公司 31225
• 代理人: 葉敏華

本發明涉及一種基于圓管作業機器人的實時圖像拼接方法，所述方法包括：拼接映射矩陣模型庫建立步驟，對圓管作業機器人在不同姿態下采集的圖像進行投影變換，根據投影變換結果計算并記錄每個姿態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，實現圖像的實時拼接。與現有技術相比，本發明具有拼接效率高、拼接效果好以及實用性能強等優點。

技術領域

本發明涉及圖像采集領域，尤其是涉及一種基于圓管作業機器人的實時圖像拼接方法。

背景技術

圓管作業機器人是一種可沿圓管外部自動行走、攜帶一種或多種傳感器及操作機械，在工作人員的遙控操作或計算機自動控制下，進行一系列管道作業的機、電、儀一體化系統。圓管作業機器人在進行作業過程中常常需要對周圍環境圖像進行采集并進行拼接，目前，機器人全景導航主要是采用反射式全景拼接系統與基于特征的全景拼接系統。對于反射式全景系統，其攝像系統要求安裝位置較高，而對于管道運動機器人，高度是影響其運動靈活性的因素，因此反射式全景拼接系統不常用于圓管作業機器人。基于特征的全景拼接系統，通過對圖像進行標定校正、特征點提取、特征點匹配、單應性矩陣計算以及圖像融合等一系列過程實現圖像的拼接，常常用于拼接同平面或單視點的圖像模型，而由于圓管作業機器人應用于管道外，因此采集到的圖像往往為不處于同一平面的三維圖像，而且圓管作業機器人上會架設多臺攝像機，采集的圖像一般為多視點圖像，對于這樣的圖像，如果通過基于特征的全景拼接系統進行拼接，不僅耗時長而且一般需要離線拼接，因此如何針對圓管作業機器人實現高效率的實時圖像拼接，成為一個亟待解決的問題。

發明內容

本發明的目的是針對上述問題提供一種基于圓管作業機器人的實時圖像拼接方法。

本發明的目的可以通過以下技術方案來實現：

一種基于圓管作業機器人的實時圖像拼接方法，所述方法包括：

拼接映射矩陣模型庫建立步驟，對圓管作業機器人在不同姿態下采集的圖像進行投影變換，根據投影變換結果計算并記錄每個姿態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)保存圓管作業機器人在不同姿態下采集的圖像，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機器人的姿態對應后進行存儲，得到拼接映射矩陣模型庫。

所述步驟A1)包括：

A11)控制圓管作業機器人在姿態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，涵蓋圓管作業機器人在作業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機器人在每個姿態下的所有圖像并進行保存，得到拼接圖像資源庫。

所述步驟A2)包括：

A21)以圓管作業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生重疊的圖像，對發生重疊的圖像進行角度識別，根據角度識別的結果，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。