[發明專利]一種定位密排貨物的平臺及其中心定位方法

在審

• 申請號: 202011542951.3
• 申請日: 2020-12-22
• 公開（公告）號: CN112634351A
• 公開（公告）日: 2021-04-09
• 發明（設計）人: 張文強;鄧學;侯澤禹;張俊雄;袁挺;李偉
• 申請（專利權）人: 中國農業大學
• 主分類號: G06T7/66
• 分類號: G06T7/66;G06T7/13;G06T7/155;G06T7/11;G06T7/136;G06T7/64;G06T5/00;F16M11/24;F16M11/04
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司 11246
• 代理人: 黃家俊

本發明公開了屬于數字圖像處理領域的一種定位密排貨物的平臺及其中心定位方法；其中兩根豎直設置的升降支架放置與地面上，兩根升降支架之間設有滑動支架，半球式支架通過防震器安裝在滑動支架下方，半球式支架上設有至少一個與計算機相連的工業相機；周轉箱放置于滑動支架正下方的地面上，半球式支架的中心處安裝有光源。中心定位方法順序采用去除畸變處理、二值化處理、輪廓遍歷、雙邊濾波、凹點檢測和利用不變矩公式取中心點坐標的手段對工業相機獲取的原始圖像進行處理。實現了有效地對密排貨物進行圖像分割和圖像識別，可以適應于同色系密排農產品等貨物。

技術領域

本發明屬于數字圖像處理技術領域，具體為一種定位密排貨物的平臺及其中心定位方法。

背景技術

隨著計算機科學、圖像處理、模式識別及互聯網等技術的發展，人們對圖像的提取、運用等都有了較高的要求，更希望高效而充分地利用圖像中的大量信息，因此對圖像中重要物體信息的準確識別顯得越來越重要。就目前情況而言，圖像在采集過程中，由于所使用的器件本身存在的局限性和其它外界因素(如輕微抖動等現象)的干擾，使得圖像的采集效果受到一定的影響。例如，在復雜情景下受光照強度的影響以及噪聲等影響因素的引入，導致許多細節部分的信息被光照、噪聲等因素所掩蓋，從而直接或間接影響圖像在后續三維重建過程中三維信息的提取，進而影響后續過程中機械臂的運動抓取策略的制定。通常情況下，人工選取顏色、形狀、紋理、空間關系等作為圖像特征，主要憑借設計者的主觀意識對特定場景的對象進行圖像特征的提取。但是對于密排貨物而言，目標特征(例如，光照影響密排貨物的接觸縫隙)并不鮮明，沒有一種通用的分割識別方法。

由于機器人在抓取貨物過程中往往只需要整體的圖像中的某一類或某幾類顯著圖像特征信息來定位周轉箱內的待取貨物，我們提出了一種定位密排貨物的平臺及其中心定位方法，在計算機視覺領域的低層次視覺中，實現了有效地對密排貨物進行圖像分割和圖像識別。

發明內容

針對背景技術中存在的問題，本發明提供了一種定位密排貨物的平臺，其特征在于，包括：升降支架、滑動支架、防震器、光源、半球式支架、工業相機、周轉箱和計算機，其中兩根豎直設置的升降支架放置與地面上，兩根升降支架之間設有滑動支架，半球式支架通過防震器安裝在滑動支架下方，半球式支架上設有至少一個與計算機相連的工業相機；周轉箱放置于滑動支架正下方的地面上，半球式支架的中心處安裝有光源。

還提供了一種定位密排貨物的中心定位方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1、對工業相機采集到的原始圖像進行去除畸變處理，得到矯正后的圖像信息；再對圖像進行灰度化處理，將彩色圖轉變成灰度圖；

步驟2、接著對灰度圖進行二值化處理，設定固定閾值參數，把處于二者之間的部分轉換為前景目標，之外區域轉換成背景，分割出貨物和背景；把二值圖像中的前景作為目標區域進行平滑處理和均值濾波處理去除噪點信息，然后再對圖像使用Canny算子進行邊緣檢測并獲得獲取邊緣線條后的效果圖；

步驟3、對效果圖進行輪廓遍歷，然后，對整體粘連輪廓邊緣線進行膨脹處理，使用開運算和形態學梯度，充分保留物體的邊緣輪廓，獲得凸顯邊緣的結果圖；

步驟4、對結果圖采用雙邊濾波，并計算圖像差分，得到x，y方向上的差分階數，再運行Sobel算子進行邊緣檢測，得到密排貨物的新輪廓線；

步驟5、利用不變矩公式，對輪廓圖通過邊緣輪廓信息來計算矩、慣性矩和中心矩，得到密排貨物的獨立輪廓信息，最終通過矩等計算得到貨物中心坐標信息。

所述灰度化處理公式為：

其中單獨提取分量時可將原始彩色圖像轉換為單分量R、G、B灰度圖，B代表藍色通道，G代表綠色通道，R代表紅色通道。

所述步驟2中：