[發(fā)明專利]一種多自由度可動(dòng)視覺(jué)系統(tǒng)的標(biāo)定方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811141453.0
• 申請(qǐng)日: 2018-09-28
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN109360243B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-08-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王開(kāi)放;楊冬冬;張曉林
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 安徽愛(ài)觀視覺(jué)科技有限公司
• 主分類號(hào): G06T7/80
• 分類號(hào): G06T7/80
• 代理公司: 上海思微知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 31237
• 代理人: 曹廷廷

本發(fā)明提出了一種多自由度可動(dòng)視覺(jué)系統(tǒng)的標(biāo)定方法，在攝像部件前方放置標(biāo)定模板，轉(zhuǎn)動(dòng)攝像部件各個(gè)運(yùn)動(dòng)自由度，使用攝像部件記錄下若干包含標(biāo)定模板特征的圖像，同時(shí)記錄下獲取相應(yīng)圖像時(shí)的各個(gè)運(yùn)動(dòng)自由度的位置信息，使用計(jì)算部件計(jì)算出攝像部件與各個(gè)運(yùn)動(dòng)自由度的標(biāo)定結(jié)果。所述可動(dòng)視覺(jué)系統(tǒng)包括攝像部件、計(jì)算部件、控制部件。本發(fā)明具有良好的計(jì)算實(shí)時(shí)性，可通過(guò)各個(gè)運(yùn)動(dòng)自由度的位置信息進(jìn)行計(jì)算，實(shí)時(shí)獲取攝像部件位置變化的參數(shù)信息，并可以解決因機(jī)械加工組裝所造成的與理論設(shè)計(jì)存在的誤差問(wèn)題，具有廣泛應(yīng)用前景。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種視覺(jué)系統(tǒng)的標(biāo)定方法，特別涉及多自由度可動(dòng)視覺(jué)系統(tǒng)的標(biāo)定方法。

背景技術(shù)

多自由度視覺(jué)系統(tǒng)應(yīng)用廣泛，其結(jié)構(gòu)特征是具有多個(gè)運(yùn)動(dòng)自由度的視覺(jué)系統(tǒng)，例如常見(jiàn)的手持增穩(wěn)相機(jī)或者四旋翼航拍攝像機(jī)，一般是三個(gè)旋轉(zhuǎn)自由度結(jié)合一個(gè)相機(jī)模塊，相機(jī)模塊可以受三個(gè)旋轉(zhuǎn)自由度控制發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，或者如街頭可見(jiàn)的PTZ監(jiān)控相機(jī)，有兩個(gè)自由度的運(yùn)動(dòng)和可變焦的相機(jī)，實(shí)現(xiàn)跟蹤或者大視場(chǎng)角的監(jiān)控。此類應(yīng)用場(chǎng)景往往不需要已知相機(jī)與基座之間的精確相對(duì)位置關(guān)系，但是對(duì)于例如在末端安裝有視覺(jué)模塊的機(jī)器手臂，往往由于需要精密操作，是需要精確已知基座與視覺(jué)模塊間精確的相對(duì)位置關(guān)系。

影響可動(dòng)視覺(jué)系統(tǒng)的攝像元件與基座的精確位置獲取主要有兩大問(wèn)題，一是在任意自由度發(fā)生運(yùn)動(dòng)后如何得到攝像元件的位置變化，還有一個(gè)問(wèn)題就是受限于現(xiàn)有機(jī)械加工水平以及安裝工藝的限制，無(wú)法保證各個(gè)運(yùn)動(dòng)自由度機(jī)械轉(zhuǎn)軸嚴(yán)格精準(zhǔn)的按照設(shè)計(jì)要求運(yùn)動(dòng)，同時(shí)攝像部件與機(jī)械轉(zhuǎn)軸的相對(duì)位置也難以保證，這就給直接計(jì)算可動(dòng)視覺(jué)系統(tǒng)的攝像元件與基座的精確位置帶來(lái)了很大的困難。

發(fā)明內(nèi)容

為克服現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，本發(fā)明提出了一種多自由度可動(dòng)視覺(jué)系統(tǒng)的標(biāo)定方法，通過(guò)事先標(biāo)定出攝像元件與基座是如何受各個(gè)自由度運(yùn)動(dòng)影響的，來(lái)實(shí)現(xiàn)在多自由度可動(dòng)視覺(jué)系統(tǒng)的實(shí)際使用過(guò)程中獲取攝像元件與基座的精確相對(duì)位置。

本發(fā)明提及的一種多自由度可動(dòng)視覺(jué)系統(tǒng)的標(biāo)定方法，其中，所述多自由度可動(dòng)視覺(jué)系統(tǒng)包括：攝像部件，所述攝像部件包括至少一個(gè)可獲取連續(xù)圖像的攝像元件；所述攝像部件有至少一個(gè)運(yùn)動(dòng)自由度且安裝于基座；每個(gè)所述運(yùn)動(dòng)自由度安裝有可獲取轉(zhuǎn)動(dòng)或平移信息的位置獲取裝置；計(jì)算部件，所述計(jì)算部件可計(jì)算處理圖像信息以及各個(gè)運(yùn)動(dòng)自由度的運(yùn)動(dòng)信息；控制部件，所述控制部件可控制各個(gè)運(yùn)動(dòng)自由度的運(yùn)動(dòng)；所述標(biāo)定方法包括：在所述攝像元件前方放置標(biāo)定模板，驅(qū)動(dòng)攝像元件在各個(gè)運(yùn)動(dòng)自由度下運(yùn)動(dòng)，使用攝像元件記錄下若干包含標(biāo)定模板特征的圖像，同時(shí)記錄下獲取相應(yīng)圖像時(shí)的各個(gè)運(yùn)動(dòng)自由度的位置信息，使用計(jì)算部件計(jì)算出攝像元件與各個(gè)運(yùn)動(dòng)自由度的標(biāo)定結(jié)果。

可選的，所述攝像部件例如可以是由一個(gè)電機(jī)串著一個(gè)電機(jī)，末端帶有一個(gè)攝像元件，從而通過(guò)相串聯(lián)的電機(jī)提供多個(gè)運(yùn)動(dòng)自由度，針對(duì)每個(gè)運(yùn)動(dòng)自由度主要是獲取各自的轉(zhuǎn)角信息，當(dāng)然，對(duì)于采用線性馬達(dá)并通過(guò)馬達(dá)輸出的平移來(lái)產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)的情況，還可以獲取平移信息。

可選的，所述標(biāo)定方法具體包括以下步驟：1)記錄基準(zhǔn)位置處各運(yùn)動(dòng)自由度的位置信息；2)在攝像部件前方放置標(biāo)定模板，依次使各個(gè)運(yùn)動(dòng)自由度發(fā)生若干次改變，分別采集圖像與各運(yùn)動(dòng)自由度的位置信息；3)利用采集的圖像與各運(yùn)動(dòng)自由度的位置信息使用標(biāo)定算法計(jì)算出各運(yùn)動(dòng)自由度的標(biāo)定結(jié)果。

完成標(biāo)定過(guò)程后獲得標(biāo)定結(jié)果(包括基準(zhǔn)位置信息、各運(yùn)動(dòng)自由度標(biāo)定結(jié)果)，在實(shí)際應(yīng)用中，結(jié)合獲取的視覺(jué)系統(tǒng)各運(yùn)動(dòng)自由度位置信息，即可獲取當(dāng)前位置攝像元件相對(duì)于基準(zhǔn)位置處的旋轉(zhuǎn)平移關(guān)系。

在一具體實(shí)施方案中，本發(fā)明標(biāo)定方法包括如下步驟：

(1)基準(zhǔn)信息確定與獲取：選擇任意一個(gè)位置作為基準(zhǔn)位置，記錄下基準(zhǔn)位置處各運(yùn)動(dòng)自由度位置信息{θ_Ia}，a＝1…N，N為視覺(jué)系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)自由度數(shù)目，a代表運(yùn)動(dòng)自由度序號(hào)，按照各個(gè)運(yùn)動(dòng)自由度連接順序依次編號(hào)。