[發明專利]基于模板匹配的遮擋工件識別方法

有效

• 申請號: 202010532393.6
• 申請日: 2020-06-12
• 公開（公告）號: CN111738320B
• 公開（公告）日: 2022-12-06
• 發明（設計）人: 劉振宇;姜雨濛
• 申請（專利權）人: 沈陽工業大學
• 主分類號: G06V10/75
• 分類號: G06V10/75;G06V10/46;G06T7/80
• 代理公司: 沈陽智龍專利事務所(普通合伙) 21115
• 代理人: 張君男;宋鐵軍

本發明涉及工件識別領域，具體涉及基于模板匹配的遮擋工件識別方法。該方法先對彩色圖像進行預處理；然后制作多個標準模板；最后通過標準模板匹配判斷是否存在工件。該系統包括圖像對齊模塊、預處理模塊、標準模板模塊、模板匹配模塊。本發明識別方法既能有效識別非遮擋狀態下的工件也能識別遮擋狀態的工件，識別率可達94.4%，而且能有效識別非遮擋狀態下的工件也能識別遮擋狀態的工件。

技術領域

本發明涉及工件識別領域，具體涉及基于模板匹配的遮擋工件識別方法。

背景技術

工件分揀是工業自動化生產中重要的一環，它的效率和準確率在很大程度上取決于工件的識別率。目前各工廠采用的大多數分揀系統只適用于無遮擋工件的識別，如果工件發生遮擋時，系統會因無法適應這種變化導致分揀失敗，故對識別算法的選用尤為重要。模板匹配技術作為常用的識別算法之一，是將模板平移到源圖像中每個可能的位置上，并評估模板與源圖像在該位置是否匹配。現有的模板匹配技術大致可以分為兩類：基于灰度的方法和基于特征的方法。基于灰度的方法可以視為找到模板與源圖像之間最大相似度的過程；而基于特征的方法是匹配圖像間的基本特征，例如邊界，唯一點，紋理，熵和能量。

2008年l0月20日公開的美國專利US20080240502，公開了一種用于映射對象的設備包括照明組件，照明組件包括包含固定斑點圖案的單個透明度。其深度測量的原理采用三角測距原理。2014年郭連朋、陳向寧、劉彬公開了Kinect傳感器的彩色和深度相機標定，具體涉及到計算彩色相機和紅外相機的內外參數。

近年來，各種關于模板匹配算法的改進算法廣泛應用于醫學、軍事等眾多領域。deAraújo等人提出了一種名為Ciratefi的灰度模板匹配算法，雖然Ciratefi算法的結果更準確，但是速度慢。因此，目前急需一種能有效識別非遮擋狀態下的工件也能識別遮擋狀態的工件的識別方法。

發明內容

發明目的：

本發明旨在提出基于模板匹配的遮擋工件識別方法，以解決現有技術中的工件的識別問題。

技術方案：

基于模板匹配的遮擋工件識別方法，具體步驟包括：首先將深度圖像和彩色圖像對齊；再對對齊后的彩色圖像依次進行雙邊濾波、拉普拉斯增強以及紋理提取的預處理；然后制作多個標準模板；最后通過標準模板庫匹配判斷是否存在工件。

進一步的，深度圖像和彩色圖像具體包括：

采用kinect v2相機進行圖像采集，在相機標定過程中，通過遮擋kinect v2的激光發射器，在自然光條件下對粘貼于平坦木板上的棋盤標定圖進行拍攝，獲得標定棋盤的彩色圖像和紅外圖像并提取角點，然后計算彩色相機和紅外相機的內外參數；

kinect v2的彩色相機內參K_rgb如下：

其中f_{x_rgb}和f_{y_rgb}分別為彩色相機在x方向和y方向上的尺度因子；(c_{x_rgb}，c_{y_rgb})為彩色圖像的中心位置坐標；由標定實驗得使用的彩色相機內參為：

因此對于彩色相機坐標系下的齊次三維點P_rgb＝[X_rgb Y_rgb Z_rgb 1]^T到彩色圖片上像素的齊次坐標p_rgb＝[u_rgb v_rgb 1]^T的映射關系如下：

Z_rgb*p_rgb＝K_rgb*[I|0]P_rgb (3)

展開得：