[發明專利]一種基于單目相機的挖掘機工作裝置測量方法

在審

• 申請號: 201711247703.4
• 申請日: 2017-12-01
• 公開（公告）號: CN108007345A
• 公開（公告）日: 2018-05-08
• 發明（設計）人: 殷晨波;馬偉;馮浩;李蓉;馬夫華
• 申請（專利權）人: 南京工業大學;南京大和機電科技有限公司
• 主分類號: G01B11/00
• 分類號: G01B11/00
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務所 32237
• 代理人: 胡建華;于瀚文

本發明公開了一種基于單目相機的挖掘機工作裝置測量方法，包括：步驟1，設計位姿測量的標識板；步驟2，標識板粘貼位置的選取：將所述標識板粘貼于挖掘機工作裝置的四個關節點；步驟3，獲取關節點像素坐標，提取出所述標識板的中心點坐標；步驟4，進行像素坐標和世界坐標的坐標轉換，得到各關節點的世界坐標，從而完成挖掘機工作裝置的位姿測量。

技術領域

本發明涉及挖掘機工作裝置測量技術領域，尤其涉及一種基于單目相機的挖掘機工作裝置測量方法。

背景技術

挖掘機工作裝置的位姿測量是實現自主挖掘的關鍵技術。傳統的工作裝置位姿測量方法大多采用接觸式的位移傳感器和電子羅盤等設備對挖掘機的工作裝置進行測量，這些技術的優點是精度高，但成本相對較高；且由于需要安裝在工作裝置上，容易在施工過程中發生碰撞損壞，可靠性較差。

視覺測量作為一種非接觸式的測量方法，具有設備價格低廉、操作簡便和測量精度較高的優點。近年來，隨著計算機與微電子技術的迅速發展，利用計算機視覺對挖掘機工作裝置的位姿進行識別，已逐漸走入人們的視野。目前國內外利用視覺對挖掘機工作裝置進行測量的方法大多采用激光雷達或深度相機獲取位姿的點云信息，通過三維重構等技術實現高精度測量。但是這種使用激光雷達或深度相機進行位姿測量的方式數據量大，處理過程冗雜，因此動態響應較慢。隨著近些年單目相機測量技術的不斷發展，目標測量的可靠度和精度已經得到很大改善，這為現有視覺測量技術的缺陷提供了改善方案。

發明內容

本發明針對接觸式傳感器對挖掘機位姿測量中存在的不足以及激光雷達等視覺測量方案數據量大，動態響應差等缺陷，提出一種基于單目相機的挖掘機工作裝置測量方法。該方法操作簡單、基于OpenCV開源數據庫自動化程度高、效率高。實現上述基于單目相機的挖掘機工作裝置測量方法，包括以下步驟：

步驟1，設計位姿測量的標識板；

步驟2，標識板粘貼位置的選?。河捎谒鰳俗R板用于反應所述挖掘機工作裝置的運動特性，為了便于運動學分析，將所述標識板粘貼于挖掘機工作裝置的四個關節點，以方便測算所述挖掘機工作裝置的液壓缸位移；

步驟3，獲取關節點像素坐標，通過OpenCV等軟件實現圖像處理提取出所述標識板的中心點坐標；

步驟4，進行像素坐標和世界坐標的坐標轉換，得到各關節點的世界坐標，從而完成挖掘機工作裝置的位姿測量。

步驟1中，所述標識板的顏色應與挖掘機涂裝的油漆色互為反差色?？紤]到圖像處理算法的應用，所述標識板為采用直徑為33cm的紅色圓形紙板。

步驟3包括如下步驟：

步驟3-1，不考慮所述挖掘機的回轉動作，挖掘機工作裝置的工作始終看作在同一平面內運動，該運動平面稱為測量平面，使攝像機與所述測量平面保持4.5m的垂直距離，攝像機光軸和所述測量平面垂直，即夾角保持90°，拍攝所述測量平面內的初始圖像；

步驟3-2，所述初始圖像為RGB圖像，通過公式(1)實現色彩空間轉換，將RGB圖像轉換為HSV圖像：

0≤R,G,B≤1

Vmax＝max(R,,)

Vmin＝min(R,,)

ΔV＝Vmax-Vmin