[发明专利]视觉定位方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及视觉定位领域，特别涉及一种视觉定位方法及装置。

背景技术

机器视觉系统是指用计算机来实现人的视觉功能，也就是用计算机来实现对客观的三维物体的识别。据不完全统计，大约80％的工业机器视觉系统被用在检测与机械引导方面。

现有技术中有一种视觉定位方法，其采用固定的两个二维相机来实现目标物体的视觉定位，具体实施时，将两个二维相机采集的二维图像合成3D图像来实现目标物体的景深等计算。现有技术中存在的另一种用于机器人搬运作业的视觉定位方法则采用固定的一个二维相机结合一个三维相机的方式来实现目标物体的视觉定位，具体实施时，利用二维相机采集的二维图像完成目标物体的粗定位，利用三维相机来完成目标物体的相关位置参数和偏移参数的确定。

在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下问题：第一，现有技术中通常需要两个甚至更多的二维相机或者三维相机来完成视觉定位过程，而工业用相机的成本相对较高；第二，现有技术中采用的二维相机或者三维相机多采用固定式，所以这些二维相机或者三维相机的测量范围为固定的一块区域，测量范围较小。

发明内容

为了能够减少采用多个相机的成本和加大视觉定位系统的测量范围，本发明实施例提供了一种视觉定位方法及装置。所述技术方案如下：

根据本发明的一个方面，本发明实施例提供了一种视觉定位方法，所述视觉定位方法包括：在目标区域上方采集所述目标区域的若干帧第一图像；根据所述目标区域的若干帧第一图像合成所述目标区域的水平扫描图像，识别所述水平扫描图像中的目标物体，并确定各个目标物体在空间坐标系中的横纵坐标；根据所述横纵坐标在单个目标物体上方采集所述目标物体的若干帧第二图像；根据所述目标物体的若干帧第二图像合成所述目标物体的三维图像，并根据所述三维图像确定所述目标物体在空间坐标系中的三维坐标和姿态。

进一步地，所述在目标区域上方采集所述目标区域的若干帧第一图像包括：

使图像采集单元在第一预定高度进行水平运动；所述图像采集单元在水平运动过程中采集所述目标区域的若干帧第一图像。

进一步地，所述根据所述横纵坐标在单个目标物体上方采集所述目标物体的若干帧第二图像包括：根据所述横纵坐标使所述图像采集单元在所述目标物体上方的第二预定高度进行匀速直线运动；所述图像采集单元在匀速直线运动过程中每隔预定时间间隔采集所述目标物体的一帧第二图像。

进一步地，所述根据所述目标区域的若干帧第一图像合成所述目标区域的水平扫描图像，识别所述水平扫描图像中的目标物体，并确定各个目标物体在空间坐标系中的横纵坐标包括：

根据所述目标区域的若干帧第一图像合成所述目标区域的水平扫描图像；

根据第一预定模板识别所述水平扫描图像中的一个或者若干个目标物体；

确定各个目标物体的顶面的一个特征点在空间坐标系中的横纵坐标。

进一步地，所述根据所述目标物体的若干帧第二图像合成所述目标物体的三维图像，并根据所述三维图像确定所述目标物体在空间坐标系中的三维坐标和姿态包括：根据所述目标物体的若干帧第二图像合成所述目标物体的三维图像；将所述目标物体的三维图像与第二预定模板进行轮廓匹配，确定所述目标物体的中心点以及所述中心点在空间坐标系中的三维坐标；根据所述第二预定模板在所述目标物体的三维图像中确定至少三个位于定位面上的特征点，并根据所述至少三个特征点确定所述定位面所在平面，所述定位面为所述目标物体的一个表面；在所述空间坐标系中确定一定位面参考平面；根据所述定位面所在平面和所述定位面参考平面计算目标物体与空间坐标系各轴的偏移夹角。

根据本发明的另一方面，本发明还提供一种视觉定位装置，所述视觉定位装置包括：图像采集模块，用于在目标区域上方采集所述目标区域的若干帧第一图像；第一图像处理模块，用于根据所述目标区域的若干帧第一图像合成所述目标区域的水平扫描图像，识别所述水平扫描图像中的目标物体，并确定各个目标物体在空间坐标系中的横纵坐标；所述图像采集模块，还用于根据所述横纵坐标在单个目标物体上方采集所述目标物体的若干帧第二图像；第二图像处理模块，用于根据所述目标物体的若干帧第二图像合成所述目标物体的三维图像，并根据所述目标物体的三维图像确定所述目标物体在空间坐标系中的三维坐标和姿态。

进一步地，所述图像采集模块包括载具单元和图像采集单元；所述载具单元用于使图像采集单元在第一预定高度进行水平运动；所述图像采集单元用于在水平运动过程中采集所述目标区域的若干帧第一图像。