[發明專利]工件模板圖庫的生成方法、三維位姿檢測方法和檢測系統

在審

• 申請號: 202110181826.2
• 申請日: 2021-02-09
• 公開（公告）號: CN112989095A
• 公開（公告）日: 2021-06-18
• 發明（設計）人: 賈軍營;盧鑫;楊海波;賈正鋒;王晨
• 申請（專利權）人: 沈陽風馳軟件股份有限公司
• 主分類號: G06F16/583
• 分類號: G06F16/583;G06F16/535;G06K9/62;G06T7/13
• 代理公司: 北京華專卓海知識產權代理事務所(普通合伙) 11664
• 代理人: 唐應梅

本發明提供了一種工件模板圖庫的生成方法、三維位姿檢測方法和檢測系統，模板圖庫的生成方法主要是通過工件3D模型生成工件在不同方向的邊界圖，然后利用所有邊界圖建了一個分層設置的模板圖庫。而位姿檢測方法和系統主要是將提前設置的模板圖庫中的模板圖與實際圖片進行匹配，以得到與實際位姿圖片最接近的二維模板，最后利用匹配出的二維模板通過三維建模便得到了工件在世界坐標系下的實際位姿和真實坐標。而該種檢測方法和系統只需要用到一個圖像采集裝置，減少了攝像頭、光源等的使用，也不需要用到激光雷達這么高成本的技術，因而降低了成本，且不需要生成點云圖，從而提高了檢測效率，使得檢測更快，耗時更少。

技術領域

本發明涉及三維位姿檢測領域，更具體地說，涉及工件模板圖庫的生成 方法、三維位姿檢測方法和檢測系統。

背景技術

隨著信息技術和機器人技術飛速的發展，機器人控制技術所涵蓋的內容 越來越豐富。比如，在工廠中，經常需要用機器人來抓取工件。而為了使機 器人能夠精準地抓取到工件，就需要精確掌握到工件的三維位姿/姿態。目前, 三維位姿檢測方法主要采用的技術有：

1、通過兩個或兩個以上攝像頭形成多目立體視覺識別目標的三維位姿。 這種方法通過多目相機生成視差圖，并進一步生成表面點云圖，通過模板表 面和生成的表面點云實現目標三維位姿檢測。

2、利用激光雷達技術檢測目標位姿。通過向目標發射激光，測量攝像頭 與目標的距離和位置關系，進而對目標三維位姿進行檢測。

但是，現有方案中，無論是通過多目立體視覺還是激光雷達技術都需要 生成點云圖，而通過點云獲取目標的位姿，這種方式比較耗費時間。且多目 立體視覺至少需要兩個攝像頭，激光雷達技術需要使用激光雷達，設備成本 較高。

因此，如何提出一種耗費時間少，成本低且所需攝像頭比較少的三維位 姿檢測方法和檢測系統就成為目前亟待解決的問題。

發明內容

本發明的目的在于提供一種工件模板圖庫的生成方法、三維位姿檢測方 法和檢測系統，以解決現有方案中，三維位姿檢測耗費時間多，成本高且所 需攝像頭多的問題。

本發明第一方面的技術方案提出了一種工件模板圖庫的生成方法，該方 法包括：

獲取待測工件的3D模型，生成所述3D模型在預設位姿范圍內沿多種 方向的投影視圖，提取各個投影視圖的邊界圖，記錄各個投影視圖的位置， 利用所有的邊界圖組成底層模板圖庫；

按照各個邊界圖對應的投影視圖位置和圖片相似度將底層模板圖庫中的 所有邊界圖分成多組，利用各組下的所有邊界圖合并生成一張代表該組的組 邊界圖，將新生成的所有組邊界圖按比例縮小后組成第二層模板圖庫；

在所述第二層模板圖庫中繼續進行分組、為每組建立組邊界圖并將每個 組邊界圖按比例縮小后組成第三層模板圖庫，然后重復上述模板圖庫的建立 步驟，直到建成所需層數的模板圖庫。

在上述技術方案中，優選地，對各層模板圖庫中的邊界圖進行分組并為 每組建立組邊界圖的步驟具體為：

確定好本層模板圖庫中所有邊界圖的位置，將本層模板圖庫中所有邊界 圖備份一份；

使所有備份邊界圖中所有兩兩相鄰的邊界圖進行相似性比較，在任意兩 兩相鄰的邊界圖相似度超過第一閾值時，將兩兩相鄰的邊界圖合并成一張新 邊界圖，在所有兩兩相鄰的邊界圖均完成相似性比較后，使合成的所有新邊 界圖和未參與上一次合并的備份邊界圖中所有兩兩相鄰的邊界圖再次進行相 似性比較與合并，重復上述相似性比較與合并過程，直到沒有可合并的邊界 圖；

將剩下的不可再合并的每一張圖均設置成一張組邊界圖，將參與到各個 組邊界圖合并的所有備份圖所對應的原始圖分成一組，各組下的所有備份邊 界圖最終合并生成的圖即為該組的組邊界圖，將未經過合并的組邊界圖所對 應的原始圖單獨分為一組并將其作為其所在組的組邊界圖。