[發明專利]一種三維物體的外觀圖像采集方法及裝置

有效

• 申請號: 202210581015.6
• 申請日: 2022-05-25
• 公開（公告）號: CN115219492B
• 公開（公告）日: 2023-03-28
• 發明（設計）人: 王少虎;秦方博
• 申請（專利權）人: 中國科學院自動化研究所
• 主分類號: G01N21/84
• 分類號: G01N21/84;G01N21/01;G06T7/70
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 董娜

本發明提供一種三維物體的外觀圖像采集方法及裝置，其中的外觀圖像采集方法包括：獲取示教觀測視點集；獲取目標三維物體的示教位姿和實際位姿；根據示教位姿和實際位姿，獲取位姿變換矩陣；根據位姿變換矩陣，將示教觀測視點集轉換為實際拍攝視點集；根據實際拍攝視點集，采集目標三維物體的外觀圖像。該方法只需要進行一次示教便可以實現對目標三維物體的多個部分進行圖像采集，并且還可以適應三維物體的擺放位姿不確定性，有效增強了三維物體外觀檢測的通用性，并降低了人工示教和掃描路徑開發的成本。

技術領域

本發明涉及三維物體外觀檢測技術領域，尤其涉及一種三維物體的外觀圖像采集方法及裝置。

背景技術

隨著機器人技術和智能制造的快速發展，各種工業產品的生產自動化程度得到不斷提升，而在其生產過程中，表面外觀檢測直接影響到了產品的質量及后續生產過程。當前產品的外觀檢測多是由人工完成，效率低下。因此，迫切需要產品外觀檢測的自動化解決方案。

自動化外觀檢測裝置，按照質檢對象的種類可分為平面對象檢測裝置和三維對象檢測裝置。目前的外觀檢測裝置大多為根據質檢對象特點進行定制化設計，且二維圖像采集裝置較多，對于曲線以及三維質檢對象的檢測較少。

針對三維待檢對象，通常需要多個相機分別安裝于固定位置，以實現針對三維對象的多角度圖像采集成像和檢測。此外，也有采取在機械臂末端裝配相機等傳感器，通過控制機械臂的運動，以實現對象的多視角觀測的方案，這種方案的核心在于相機觀測軌跡的獲取，目前主要包括基于對象CAD圖紙的離線軌跡規劃方式，但其需要將檢測對象放置于固定已知的位置和方向。

定制化檢測方案針對不同的檢測對象，需要設計特定的檢測裝置和檢測流程，通用性較差，復用性不強，容易造成資源浪費。并且，目前基于末端裝配相機的機械臂的檢測方案，大都需要提前規劃好相機的掃描路徑，且對象需要放置于固定的位置方向，無法適應對象位置發生變動的情況，開發難度較大，不利于實際使用和操作。

因此，現有技術中三維物體外觀檢測通用性差，且不利于實際使用和操作，是三維物體外觀檢測技術領域亟待解決的重要問題。

發明內容

本發明提供一種三維物體的外觀圖像采集方法及裝置，用以解決現有技術中三維物體外觀檢測通用性差，且不利于實際使用和操作的缺陷，增強了三維物體外觀檢測的通用性，并降低了開發成本。

一方面，本發明提供一種三維物體的外觀圖像采集方法，包括：獲取示教觀測視點集；獲取目標三維物體的示教位姿和實際位姿；根據所述示教位姿和所述實際位姿，獲取位姿變換矩陣；根據所述位姿變換矩陣，將所述示教觀測視點集轉換為實際拍攝視點集；根據所述實際拍攝視點集，采集所述目標三維物體的外觀圖像。

進一步地，所述獲取目標三維物體的示教位姿和實際位姿，包括：獲取所述目標三維物體的示教圖像和目標圖像；將所述示教圖像輸入至位姿估計模塊，得到所述示教位姿；將所述目標圖像輸入至所述位姿估計模塊，得到所述實際位姿。

進一步地，所述根據所述示教位姿和所述實際位姿，獲取位姿變換矩陣，包括：根據所述示教位姿和所述實際位姿，得到相對位姿變化量；根據所述相對位姿變化量，獲取所述目標三維物體在相機坐標系下的相對位置變化量；所述相機坐標系為以采集所述外觀圖像所使用相機的光心位置為原點的坐標系；獲取所述目標三維物體在相機坐標系下的朝向角度；根據所述相對位置變化量和所述朝向角度，獲取所述位姿變換矩陣。