[發(fā)明專利]慣性輔助長曝光下的運(yùn)動機(jī)器人視覺去模糊的方法及系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110353103.6
• 申請日: 2021-04-01
• 公開（公告）號: CN112792821B
• 公開（公告）日: 2021-06-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王哲;李希勝;潘月斗
• 申請（專利權(quán)）人: 北京科技大學(xué)
• 主分類號: B25J9/16
• 分類號: B25J9/16;G06T5/00
• 代理公司: 北京市廣友專利事務(wù)所有限責(zé)任公司 11237
• 代理人: 張仲波;付忠林

本發(fā)明公開了一種慣性輔助長曝光下的運(yùn)動機(jī)器人視覺去模糊的方法及系統(tǒng)，該方法包括：對慣性傳感器進(jìn)行標(biāo)定；其中，慣性傳感器與機(jī)器人的視覺傳感器同軸系設(shè)置；通過標(biāo)定好的慣性傳感器檢測視覺傳感器的六自由度的位姿信息，建立視覺傳感器的運(yùn)動軌跡模型；將曝光時間內(nèi)的運(yùn)動軌跡模型進(jìn)行勻速離散化處理，得到離散化的三自由度的勻速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動序列和勻速線運(yùn)動序列，并建立一組勻速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動序列和勻速線運(yùn)動序列的點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)模型；基于點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)模型，對待處理圖像進(jìn)行逆序解卷積實(shí)現(xiàn)圖像去模糊。本發(fā)明解決了長曝光下的運(yùn)動機(jī)器人圖像模糊的問題，可廣泛應(yīng)用于機(jī)器人圖像處理領(lǐng)域。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及機(jī)器人視覺技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種慣性輔助長曝光下的運(yùn)動機(jī)器人視覺去模糊的方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

隨著機(jī)器人視覺的小型化、智能化地發(fā)展，對圖像清晰化要求越來越高。然而，由于光線條件較差或高信噪比的圖像需求，要求較長的曝光時間，在這樣的情況下，機(jī)器人運(yùn)動引起的圖像模糊嚴(yán)重影響機(jī)器人在工業(yè)、醫(yī)療、安防和機(jī)器人航天等領(lǐng)域的應(yīng)用。

針對相機(jī)運(yùn)動模糊展開研究，解決途徑大致可分為：圖像穩(wěn)定設(shè)備、探測器自身處理、計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、多傳感器輔助視覺。圖像穩(wěn)定設(shè)備使用機(jī)械手段通過偏移鏡頭元件或平移傳感器來抑制相機(jī)運(yùn)動。但是，該硬件補(bǔ)償?shù)姆椒ㄒ缶?xì)化的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，并且補(bǔ)償?shù)乃俣群头秶芟蕖Ｆ骄鶎R和對齊使用較短的曝光時間捕獲多個無模糊但有噪點(diǎn)的圖像，并在對齊后將它們合并。較短的曝光會遭受更嚴(yán)重的讀取噪聲和光子散粒噪聲的影響，同時對圖像配準(zhǔn)技術(shù)要求高。計(jì)算機(jī)圖像采用數(shù)學(xué)建模的方法求取點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)，再根據(jù)圖像復(fù)原模型實(shí)現(xiàn)圖像清晰化處理。由于模糊核估計(jì)需要大量的訓(xùn)練數(shù)據(jù)和運(yùn)行時間，同時對圖像處理設(shè)備硬件要求較高，從而導(dǎo)致了這些方法不能較好地被實(shí)際應(yīng)用。多傳感器輔助視覺采用高速或多目視覺、慣性傳感器等手段解決相機(jī)的欠定問題，通過尋求額外的先驗(yàn)信息來解決圖像模糊。由于增加視覺傳感器又引入圖像分析處理的問題，而引入慣性傳感器可以從路徑方法解決圖像模糊的問題。

綜上所述，目前機(jī)器人視覺亟需一種快速、準(zhǔn)確地解決長曝光時間下運(yùn)動圖像去模糊的方法，實(shí)現(xiàn)強(qiáng)紋理細(xì)節(jié)和高信噪比的圖像。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供了一種慣性輔助長曝光下的運(yùn)動機(jī)器人視覺去模糊的方法及系統(tǒng)，以解決現(xiàn)有去模糊方法實(shí)現(xiàn)困難，不能較好地被實(shí)際應(yīng)用的技術(shù)問題。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了如下技術(shù)方案：

一方面，本發(fā)明提供了一種慣性輔助長曝光下的運(yùn)動機(jī)器人視覺去模糊的方法，該慣性輔助長曝光下的運(yùn)動機(jī)器人視覺去模糊的方法包括：

對機(jī)器人的慣性傳感器進(jìn)行零偏誤差標(biāo)定；其中，所述慣性傳感器安裝在機(jī)器人的視覺傳感器上，并與所述視覺傳感器同軸系設(shè)置；

通過標(biāo)定好的慣性傳感器檢測所述視覺傳感器的六自由度的位姿信息，并基于所述位姿信息，建立所述視覺傳感器的六自由度的運(yùn)動軌跡模型；

將待處理圖像對應(yīng)的曝光時間內(nèi)的視覺傳感器的運(yùn)動軌跡模型進(jìn)行勻速離散化處理，得到離散化的三自由度的勻速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動序列和三自由度的勻速線運(yùn)動序列，并建立一組勻速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動序列和勻速線運(yùn)動序列的點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)模型；

基于所述點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)模型，對待處理圖像進(jìn)行逆序解卷積實(shí)現(xiàn)圖像去模糊。

進(jìn)一步地，所述對機(jī)器人的慣性傳感器進(jìn)行零偏誤差標(biāo)定，包括：

在預(yù)設(shè)的標(biāo)定周期內(nèi)，為機(jī)器人設(shè)置固定的六自由度運(yùn)動模式，所述六自由度運(yùn)動模式包括旋轉(zhuǎn)運(yùn)動模式和線運(yùn)動模式，所述旋轉(zhuǎn)運(yùn)動模式為：首先三軸同時正向旋轉(zhuǎn)x，再反向旋轉(zhuǎn)2x，然后再正向旋轉(zhuǎn)x，姿態(tài)歸零；其中，x為預(yù)設(shè)的角度值；所述線運(yùn)動模式為：首先三軸同時正向直線運(yùn)動y，再反向直線運(yùn)動2y，然后再正向直線運(yùn)動y，位置歸零；其中，y為預(yù)設(shè)的距離值；

機(jī)器人六自由度歸零，啟動所述旋轉(zhuǎn)運(yùn)動模式，再啟動所述線運(yùn)動模式；