[發(fā)明專利]基于雙目視覺(jué)技術(shù)疊放鋼坯的識(shí)別與定位方法和吊運(yùn)方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010773477.9
• 申請(qǐng)日: 2020-08-04
• 公開（公告）號(hào): CN111951334A
• 公開（公告）日: 2020-11-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 費(fèi)致根;肖艷秋;王才東;劉曉麗;鄭華棟;曹寧;付吉祥;李培婷;王輝
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 鄭州輕工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): G06T7/73
• 分類號(hào): G06T7/73;G06T7/80;G06T7/66;G06T7/13;G06T7/00;G06K9/00;G06K9/32;G06K9/46;G06K9/62
• 代理公司: 鄭州豫開專利代理事務(wù)所(普通合伙) 41131
• 代理人: 王金

本發(fā)明公開了一種基于雙目視覺(jué)技術(shù)疊放鋼坯的識(shí)別與定位方法，用于為吊運(yùn)作業(yè)提供疊放狀態(tài)下待吊運(yùn)的單根鋼坯的定位信息和分層聚類信息；按以下步驟執(zhí)行：第一是準(zhǔn)備；第二是圖像采集；第三是圖像預(yù)處理；第四是雙目相機(jī)立體標(biāo)定；第五是模板匹配；第六是角點(diǎn)檢測(cè)；第七是鋼坯特征點(diǎn)的立體匹配與識(shí)別定位；第八是鋼坯分層聚類，為起重設(shè)備吊運(yùn)鋼坯提供分層聚類信息。本發(fā)明還提供了相應(yīng)的吊運(yùn)方法。本發(fā)明解決了疊放狀態(tài)下單根鋼坯的識(shí)別與定位的技術(shù)問(wèn)題，為鋼坯吊運(yùn)的智能化無(wú)人車間提供數(shù)據(jù)支撐。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種鋼坯吊運(yùn)領(lǐng)域，尤其是截面呈矩形的疊放網(wǎng)坯吊運(yùn)技術(shù)。

背景技術(shù)

矩形鋼坯是鋼鐵企業(yè)一種重要的輸出產(chǎn)品。目前，鋼鐵企業(yè)中鋼坯的吊裝、運(yùn)輸仍然依靠人工操作橋式起重機(jī)來(lái)完成，自動(dòng)化程度低、生產(chǎn)效率低、人力成本高，車間內(nèi)情況復(fù)雜，人工操作起重機(jī)吊運(yùn)鋼坯存在很大的安全隱患。單根鋼胚的視覺(jué)識(shí)別和定位的難度相對(duì)較低，但出于節(jié)約占地空間的考慮，鋼鐵企業(yè)中鋼坯均為層疊放置，不同層的鋼胚的擺放角度也不相同。各鋼坯在顏色均基本相同，傳統(tǒng)的視覺(jué)識(shí)別技術(shù)(包括雙目視覺(jué)識(shí)別技術(shù))能夠識(shí)別出疊放的一堆物品均疑似鋼坯，但無(wú)法從疊放鋼坯中準(zhǔn)確識(shí)別出一根鋼坯并進(jìn)行定位。這樣，就不能夠給起重機(jī)等吊裝設(shè)備以準(zhǔn)確地定位信號(hào)來(lái)進(jìn)行鋼坯吊運(yùn)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種基于雙目視覺(jué)技術(shù)疊放鋼坯的識(shí)別與定位方法，解決疊放狀態(tài)下單根鋼坯的識(shí)別與定位的技術(shù)問(wèn)題，為鋼坯吊運(yùn)的智能化無(wú)人車間提供數(shù)據(jù)支撐。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種基于雙目視覺(jué)技術(shù)疊放鋼坯的識(shí)別與定位方法，用于為吊運(yùn)作業(yè)提供疊放狀態(tài)下待吊運(yùn)的單根鋼坯的定位信息和分層聚類信息，按以下步驟執(zhí)行：

第一是準(zhǔn)備；在起重設(shè)備上安裝雙目相機(jī)，使雙目相機(jī)正對(duì)疊放鋼坯；雙目相機(jī)包括左相機(jī)和右相機(jī)；雙目相機(jī)連接有電控裝置；

第二是圖像采集；左相機(jī)和右相機(jī)利用內(nèi)置的SDK程序包實(shí)時(shí)采集疊放鋼坯的圖像，并將照片傳送給電控裝置；

第三是圖像預(yù)處理；

電控裝置對(duì)左相機(jī)和右相機(jī)采集的圖像分別進(jìn)行濾波處理，去除圖像噪聲；

第四是雙目相機(jī)立體標(biāo)定；

第五是模板匹配；

第六是角點(diǎn)檢測(cè)；

第七是鋼坯特征點(diǎn)的立體匹配與識(shí)別定位，得到最上兩層鋼坯中各單根鋼坯的識(shí)別和定位信息；

第八是鋼坯分層聚類，為起重設(shè)備吊運(yùn)鋼坯提供分層聚類信息。

第四步驟即雙目相機(jī)立體標(biāo)定是：

采用張正友標(biāo)定算法，先讀取標(biāo)定板圖像，再提取Harris角點(diǎn)，再定位亞像素角點(diǎn)，再構(gòu)造方程解參數(shù)，再進(jìn)行最小二乘參數(shù)估計(jì)，再進(jìn)行最大似然參數(shù)優(yōu)化，再計(jì)算畸變參數(shù)，完成雙目相機(jī)立體標(biāo)定；

完成雙目相機(jī)立體標(biāo)定后，得到以下參數(shù)值：左右相機(jī)的基線長(zhǎng)度B、相機(jī)集距f、左相機(jī)主點(diǎn)坐標(biāo)(u_c1,v_c1)以及右相機(jī)主點(diǎn)坐標(biāo)(u1,v1)；

P(X_P,Y_P,Z_P)為空間內(nèi)一點(diǎn)，d為P點(diǎn)在左、右相機(jī)成像面的視差，d＝x₁-x₂，x₁為P 點(diǎn)在左相機(jī)成像面的X軸坐標(biāo)，x₂為P點(diǎn)在右相機(jī)成像面的X軸坐標(biāo)；

利用公式一計(jì)算出P點(diǎn)校正后的空間坐標(biāo)：

公式一：

第五步驟即模板匹配步驟是：