[發(fā)明專利]高精度視覺定位方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110902163.9
• 申請(qǐng)日: 2021-08-06
• 公開（公告）號(hào): CN113792728A
• 公開（公告）日: 2021-12-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 韋受寧;劉美美;蔣鍵;鄭美華
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南寧學(xué)院
• 主分類號(hào): G06K9/32
• 分類號(hào): G06K9/32;G06K9/46;G06K9/62
• 代理公司: 貴州派騰知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 52114
• 代理人: 唐斌

本發(fā)明公開了一種高精度視覺定位方法，包括：對(duì)圖像進(jìn)行提取輪廓和計(jì)算圖像梯度，兩者組合得到圖像的目標(biāo)梯形描述子，逐點(diǎn)對(duì)比待檢測(cè)圖像特征點(diǎn)集與模板圖像是否匹配，找出待檢測(cè)圖像與模板圖像的匹配點(diǎn)集。計(jì)算已匹配點(diǎn)集與模板目標(biāo)梯形描述子之間的透視變換關(guān)系得出變換矩陣，得到待檢測(cè)目標(biāo)的位姿信息。本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有的視覺定位算法存在的定位效果差難以滿足識(shí)別率和精確度要求的問(wèn)題，提供了一種高精度視覺識(shí)別定位方法，本發(fā)明中我們首次提出一種同時(shí)具有圖像梯度和輪廓特性的物體特征描述子，我們稱之為目標(biāo)梯形描述子OGSD(object gradient shape discription)。該描述子OGSD具有良好的抗噪、光照變化、尺度?旋轉(zhuǎn)不變特性(scale?invariant feature)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種高精度視覺識(shí)別定位技術(shù)。

背景技術(shù)

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)不斷進(jìn)步和工業(yè)智能制造產(chǎn)業(yè)飛速發(fā)展，機(jī)器視覺技術(shù)的廣泛應(yīng)用使得機(jī)器設(shè)備具有眼睛“看”和大腦“分析決策”功能，機(jī)器設(shè)備替代人類進(jìn)行產(chǎn)品自動(dòng)化生產(chǎn)、制造、操控、決策，極大節(jié)省了社會(huì)生產(chǎn)勞動(dòng)力，提高了生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量，進(jìn)而促進(jìn)社會(huì)科技生產(chǎn)力的發(fā)展。

機(jī)器視覺是工程領(lǐng)域和科學(xué)領(lǐng)域中一個(gè)非常重要的研究領(lǐng)域，它是一門涉及光學(xué)、機(jī)械、計(jì)算機(jī)、模式識(shí)別、圖像處理、人工智能、信號(hào)處理以及光電一體化等多個(gè)領(lǐng)域的綜合性學(xué)科。

目前美國(guó)在抓緊對(duì)中國(guó)的高科技領(lǐng)域尤其是半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域的發(fā)展進(jìn)行限制和阻礙。半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)代表著高科技智能制造技術(shù)的精華，體現(xiàn)一國(guó)的科技實(shí)力，在半導(dǎo)體工藝制造成產(chǎn)進(jìn)程中，為確保產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率，機(jī)器視覺技術(shù)的應(yīng)用扮演著重要角色。

視覺識(shí)別定位是機(jī)器視覺和人工智能領(lǐng)域中的核心基礎(chǔ)功能，在智能檢測(cè)設(shè)備中對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行識(shí)別分析、位姿估計(jì)、幾何測(cè)量、外觀缺陷、異物檢測(cè)等應(yīng)用廣泛，如視覺引導(dǎo)機(jī)器人要通過(guò)視覺成像識(shí)別出產(chǎn)品，并定位出產(chǎn)品位置信息后以便機(jī)器人自動(dòng)化操控。產(chǎn)品的尺寸測(cè)量和外觀檢測(cè)等，在測(cè)量和檢測(cè)之前要視覺識(shí)別產(chǎn)品及產(chǎn)品位置信息。因此視覺識(shí)別和定位是一個(gè)視覺自動(dòng)化檢測(cè)的基本問(wèn)題。某些工業(yè)設(shè)備對(duì)精度和公差有嚴(yán)格要求的產(chǎn)品需要有高精度的視覺識(shí)別定位功能，要求達(dá)像素級(jí)別，甚至亞像素級(jí)別。

較成熟穩(wěn)定的視覺高精度識(shí)別定位技術(shù)多由國(guó)外商業(yè)技術(shù)公司提供，如德國(guó)MVTec HALCON、美國(guó)康耐視CONGNEX VISIONPRO、日本基恩士KEYENCE等，目前國(guó)內(nèi)較缺乏這方面的自研技術(shù)解決方案，眾多自動(dòng)化設(shè)備研發(fā)公司的產(chǎn)品基于國(guó)外技術(shù)進(jìn)行二次開發(fā)和集成應(yīng)用。

常用的視覺定位算法有采用圖像灰度匹配(平方差匹配、標(biāo)準(zhǔn)方差匹配、NCC相關(guān)匹配等)、特征點(diǎn)匹配(如sift、surf+ransac)、直方圖匹配、基于形狀匹配、mark標(biāo)記定位等方式。實(shí)際應(yīng)用中，這些方法均存在諸多技術(shù)缺點(diǎn)，應(yīng)用場(chǎng)景有限，對(duì)系統(tǒng)環(huán)境要求苛刻，在普遍應(yīng)用場(chǎng)景下，如光照變化、物體形變、高精度要求等，基于以上方法實(shí)現(xiàn)的視覺識(shí)別定位效果差，實(shí)際應(yīng)用上具有較大局限性。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題：針對(duì)現(xiàn)有的視覺定位算法存在的定位效果差難以滿足識(shí)別率和精確度要求的問(wèn)題，提供了一種高精度視覺識(shí)別定位方法，本發(fā)明中我們首次提出一種同時(shí)具有圖像梯度和輪廓特性的物體特征描述子，我們稱之為目標(biāo)梯形描述子OGSD(object gradient shape discription)。該描述子OGSD具有良好的抗噪、光照變化、尺度-旋轉(zhuǎn)不變特性(scale-invariant feature)。

本發(fā)明的設(shè)計(jì)思想是：

1.具有利用圖像梯度方向提取梯形特征描述子和檢測(cè)特征點(diǎn)集，且特征基于OGSD描述提取方式或類似OGSD思想設(shè)計(jì)或者修改的方式提取。

2.具有模板(母版)創(chuàng)建(或稱學(xué)習(xí)/訓(xùn)練)和識(shí)別定位過(guò)程，且基于OGSD特征或者類似OGSD的方式實(shí)現(xiàn)識(shí)別粗定位。