[發明專利]一種基于圖像幾何特征的周轉箱自動定位方法

有效

• 申請號: 202010564389.8
• 申請日: 2020-06-19
• 公開（公告）號: CN111539429B
• 公開（公告）日: 2020-11-03
• 發明（設計）人: 王樂;金喆;侯冠楠;張立
• 申請（專利權）人: 天津施格機器人科技有限公司
• 主分類號: G06K9/32
• 分類號: G06K9/32;G06K9/40;G06K9/46;G06K9/62;G06N3/04;G06N3/08
• 代理公司: 北京沁優知識產權代理有限公司 11684
• 代理人: 郭娜

本發明提供一種基于圖像幾何特征的周轉箱自動定位方法，包括S1：根據原始圖像得到垂直邊緣和水平邊緣，獲得感興趣區域（Roi圖像）；S2：進行二值化處理；S3：噪聲點去除；S4：對所述二值圖采用Hough變換策略進行直線檢測得到若干條近似直線，然后采用直線融合方法將若干條近似直線融合為一條融合直線；S5：獲取待選邊緣，若待選邊緣的數量為零，則返回步驟S2，減小偏移量C，繼續迭代直到獲得至少一條待選邊緣；S6：確定局部圖像的顏色濾除假邊緣；S7：整合邊緣，計算中心點及旋轉角用以實現定位。本發明能夠在可見光圖像中對周轉箱進行定位，耗時短，無需人工參與。

技術領域

本發明涉及圖像分析技術領域，具體涉及一種基于圖像幾何特征的周轉箱自動定位方法。

背景技術

對圖像中感興趣的目標進行定位是圖像處理、機器視覺等領域的關鍵技術，其目的是找到圖像中感興趣的目標，并將其在圖像中的位置信息提取出來，再通過相機外參標定將其位置轉換至世界坐標系，為機器人抓取等后續操作奠定基礎。物料的短距離運輸是倉庫、流水線等場景必不可少的環節。周轉箱是經過標準化設計的物料容器，廣泛應用于物料的流轉及倉儲。目前其搬運任務主要是由人工完成，存在的問題有：(1) 人力成本高；(2)效率低下；(3) 錯誤率不可控，錯誤源不可追溯。為解決傳統搬運方式的弊端，由機器視覺引導機械臂抓取，配合AGV小車運輸是一種可行的解決方案。近年來新興的智慧工廠、智能倉庫等場景更是限制人員參與生產過程。而對周轉箱的自動定位技術是這些方案順利實施的重要前提。

現有的圖像定位方法大體上分為4類：(1) 基于分割的方法，將原始圖像分為多個區域，并標記感興趣的區域；(2) 基于邊緣檢測的方法，找到感興趣目標的輪廓，實現定位；(3) 基于特征的方法，分析感興趣目標的紋理、顏色等特征，并以此為判據將目標位置提取出來；(4) 基于深度學習的方法，通過神經網絡模型代替人工完成特征提取，實現定位。

基于分割的方法對于目標與背景灰度差異較小的圖像定位效果較差，且難以做到將目標與背景完全分離，因而定位精度較低，難以引導機械臂抓取。基于邊緣的方法對噪聲敏感，對于某些灰度與背景差異不明顯的周轉箱圖像準確性較低，識別率難以達到工業級要求。基于特征的方法最大的問題是提取、分析特征的過程耗時較長，且對于某些與目標特征相近的偽目標難以區分。基于深度學習的方法需要大量的標注樣本用于訓練模型，并且最終定位精度受標注精度的影響，可能出現定位結果不穩定，不適合精確抓取。

周轉箱定位問題存在以下難點：(1) 周轉箱圖像背景復雜，內部物料種類繁多,可能對目標識別造成干擾；(2)周轉箱間距較小，鄰箱之間可能互相干擾。(3) 對于灰色周轉箱，依據顏色特征定位會導致誤差較大。(4) 周轉箱使用過程中可能發生形變，每個周轉箱的形狀都不會完全一樣。

現有方法難以實現周轉箱的精確定位。周轉箱的一般形狀為規則的矩形，箱體上沿為光滑平面。在俯視圖中，會形成較明顯的幾何特征。如果能對其加以利用，可以提高定位精度，減少耗時，提高自動化性能。

發明內容

有鑒于此，本發明要解決的問題是提供一種基于圖像幾何特征的周轉箱自動定位方法。

為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案是：一種基于圖像幾何特征的周轉箱自動定位方法，包括如下步驟：

S1：根據從相機獲取的原始圖像得到垂直邊緣和水平邊緣，截取垂直邊緣和水平邊緣所在區域作為感興趣區域（Roi圖像）；

S2：將每張Roi圖像依次提取RGB通道分量，再對Roi圖像進行灰度化處理得到灰度圖像，共得到4張單通道圖像，對每張單通道圖像求取梯度圖像，然后采用局部閾值法將每張梯度圖像進行二值化處理，局部閾值為鄰域高斯均值，偏移量為C，通過位或運算，每一Roi圖像最終得到一張二值圖；