[发明专利]一种基于图像信息的机械手抓取物体的方法

权利要求书

1.一种基于图像信息的机械手抓取物体的方法，其特征在于，利用图像处理模块、凸包计算模块、最小宽度计算模块和包容抓取区域计算模块，实现机械手抓取物体的步骤包括：

步骤S1：图像处理模块，从输入计算机的原始图像信息中提取待抓取物体的边缘轮廓数据；

步骤S2：凸包计算模块接收图像处理模块输出的待抓取物体的边缘轮廓数据，凸包计算模块根据边缘轮廓数据拟合出包围物体边缘轮廓的最小凸多边形；

步骤S3：最小宽度计算模块接收凸包计算模块输出的最小凸多边形数据，最小宽度计算模块利用最小凸多边形数据计算出最小凸多边形的最小宽度；

步骤S4：包容抓取区域计算模块接收最小宽度计算模块输出的最小凸多边形的最小宽度，包容抓取区域计算模块利用最小凸多边形的最小宽度计算机械手抓取物体时机械手与物体之间的相对位置关系，引导机械手抓取物体。

2.根据权利要求1所述的基于图像信息的机械手抓取物体的方法，其特征在于，凸包计算模块根据边缘轮廓数据拟合最小凸多边形的步骤包括：

步骤S21：输入待抓取物体的边缘轮廓数据，计算待抓取物体的边缘轮廓在y坐标最小的数据P_m，以P_m为极点，计算待抓取物体的边缘轮廓的第j个数据P_j与极点P_m的极角Q_j，1≤j≤n，其中n为边缘轮廓数据的个数；

步骤S22：按照极角Q_j从小到大的顺序将n个边缘轮廓数据的极角进行排序，得到边缘轮廓数据与极角相对应的数据集合S＝{P₁，P₂，.....，P_n}，并设定凸包点的初始有序集合为S_init＝{R₁，R₂}，其中R₁和R₂表示最小凸多边形的顶点，R₁的x坐标和y坐标等于P₁的x坐标和y坐标，R₂的x坐标和y坐标等于P₂的x坐标和y坐标；

步骤S23：将初始有序集合S_init的最后两个顶点R_i-1，R_i，其中i是S_init中包含的顶点的个数，代入最小凸多边形的边直线方程y＝ax+b中，计算最小凸多边形的边，其中参数a表示最小凸多边形的边的斜率，参数b表示最小凸多边形的边与y轴的截距，x、y是最小凸多边形的顶点的x坐标和y坐标；

步骤S24：设2≤j≤n，x_j、y_j是第j个数据P_j的x坐标和y坐标，将数据集合S＝{P₁，P₂，.....，P_n}中的第j个数据P_j，代入函数式D_j＝ax_j-y_j+b，得到新数据的值D_j，并对新数据的值D_j进行判断：

步骤S24a：如果D_j＜0，则将第j个数据P_j加入到凸包点的初始有序集合S_init中，将凸包点的初始有序集合S_init中的顶点增加一个，即i＝i+1，并设置R_i＝P_j，其中R_i表示最小多边形的顶点；

步骤S24b：如果D_j＞0，则从凸包点的初始有序集合S_init中删除第i-1个数据R_i-1；

步骤S24c：如果D_j＝0，则从凸包点的初始有序集合S_init中删除第i-1个顶点R_i-1，并将第j个数据P_j加入到凸包点的初始有序集合S_init中，将凸包点的初始有序集合S_init中的顶点增加一个，即i＝i+1，并设置R_i＝P_j；

步骤S24d：如果数据集合S＝{P₁，P₂，.....，P_n}中的每个数据点都进行过判断，则遍历完所有数据点，则执行步骤25，如果没有遍历完所有数据点，重复步骤S23；

步骤S25：遍历完所有数据点找到则最后一次计算得到的集合S_init就是凸包点的最终集合S_end＝{R₁，R₂，.....，R_k}，其中k为最终集合S_end中包含的顶点的个数；

步骤S26：依次连接最终集合S_end中的k个顶点，拟合出包围物体边缘轮廓的最小凸多边形，这个最小凸多边形的顶点的集合为P＝{R₁，R₂，.....，R_k}。