[發明專利]一種基于機器視覺的繪圖方法及系統

有效

• 申請號: 201810297791.7
• 申請日: 2018-04-04
• 公開（公告）號: CN108460369B
• 公開（公告）日: 2020-04-14
• 發明（設計）人: 張光肖
• 申請（專利權）人: 南京阿凡達機器人科技有限公司
• 主分類號: G06K9/00
• 分類號: G06K9/00;G06K9/34;B25J9/16;B25J11/00
• 代理公司: 上海碩力知識產權代理事務所(普通合伙) 31251
• 代理人: 郭桂峰

本發明提供了一種基于機器視覺的繪圖方法及系統，包括：步驟S100采集待繪制內容的原始靜態圖像；步驟S200對所述原始靜態圖像進行處理，提取所述原始靜態圖像的筆畫數據；步驟S300根據所述原始靜態圖像的筆畫數據，得到對應的機器人狀態變量列表；步驟S400根據所述機器人狀態變量列表，進行運動路徑規劃，生成運動消息序列；步驟S500根據所述運動消息序列，執行繪圖動作。本發明通過采集用戶所繪畫的內容、提取筆畫數據后繪制，讓機器人實時分析和模仿，從而實現個性化的筆跡模仿，具有更強的交互性。

技術領域

本發明涉及機器人領域，尤指一種基于機器視覺的繪圖方法及系統。

背景技術

隨著機器人技術飛速發展，特別是機器視覺、精密控制等技術的發展，使機器人更加智能，也能適應更多的工作，因此目前機器人不僅在工業上廣泛應用，在消費領域也越來越普及，例如在家庭陪護、實踐教學、科技展覽等領域都有涉及。

在消費級機器人領域，機器人的應用也越來越豐富，甚至可以做到“琴棋書畫”樣樣精通。對于含有操作臂的機器人，控制其“寫字”和“繪畫”是常見的應用場景。

現有技術是基于預處理技術實現書寫或繪制預設的內容。首先利用TTF字庫，提取要書寫的漢字的輪廓點，并把輪廓轉換成樣條曲線，然后后臺處理這些曲線并轉換成機械臂的末端軌跡，最后控制機械臂按照預設好的軌跡運行從而實現機械臂的寫字功能。該方法的缺點是：1、只能書寫漢字，不能畫簡圖；2、需要提前預置標準字庫，只能處理標準字體，無法實現非標準、個性化的字體。

發明內容

本發明的目的是提供一種基于機器視覺的繪圖方法及系統，通過采集用戶所繪畫的內容、提取筆畫數據后繪制，讓機器人實時分析和模仿，從而實現個性化的筆跡模仿，具有更強的交互性。

本發明提供的技術方案如下：

一種基于機器視覺的繪圖方法，包括：步驟S100采集待繪制內容的原始靜態圖像；步驟S200對所述原始靜態圖像進行處理，提取所述原始靜態圖像的筆畫數據；步驟S300根據所述原始靜態圖像的筆畫數據，得到對應的機器人狀態變量列表；步驟S400根據所述機器人狀態變量列表，進行運動路徑規劃，生成運動消息序列；步驟S500根據所述運動消息序列，執行繪圖動作。

在上述技術方案中，在采集待繪制內容的原始靜態圖像后，利用圖像處理技術提取筆畫數據、從而得到狀態變量列表，再進行運動規劃生成運動消息序列，并執行該消息序列來完成繪圖動作；由于是從被繪制內容中提取其筆畫來實現繪制，因此既不需要預置標準字庫、又可以實現對具有筆畫的簡筆圖進行繪制，從而實現了個性化的筆跡模仿，具有更強的交互性。

進一步，所述步驟S200具體包括：步驟S210對所述原始靜態圖像進行處理，得到對應的灰度圖；步驟S220對所述灰度圖進行閾值處理，得到二值化的圖像；步驟S230提取所述二值化的圖像的骨架圖像；步驟S240根據所述骨架圖像，得到對應的輪廓信息；步驟S250根據所述輪廓信息，提取所述原始靜態圖像的筆畫數據。

在上述技術方案中，通過剔除冗余的像素點，提取原始靜態圖像的輪廓信息，得到筆畫數據，既可以避免圖像模糊，又可以減少筆畫數量，提高繪制速度。

進一步，所述步驟S210包括：步驟S211根據預設的定位塊對所述原始靜態圖像進行校準，得到校準后的靜態圖像；步驟S212對所述校準后的靜態圖像進行灰度處理，得到對應的灰度圖。

在上述技術方案中，通過對原始靜態圖像進行校準，可以降低對拍攝的要求，繪圖板平面無需完全垂直于攝像頭，同時避免因原始靜態圖像的變形影響機器人所模仿的繪畫質量。

進一步，所述步驟S230包括：步驟S231遍歷所述二值化的圖像中的每個像素點，獲取單像素點或一系列單像素連接而成的線段、曲線段或封閉圖形的輪廓線作為骨架圖像，所述單像素點是非單像素連接圖像的中間像素點。