[发明专利]一种工程机械臂架系统工作幅度的测量方法、装置及系统

权利要求书

1.一种工程机械臂架系统工作幅度的测量方法，其特征在于，包括以下步骤：

不断获取至少两个相机对臂架系统上安装的标记点同时采集的各图像，并分别确定各图像中像素点在世界坐标系中的三维坐标；

根据各图像中各像素点的三维坐标，将多个相机同时拍摄的图像拼接为一帧图像；

将拼接后的各图像，分别与标记点的标准图像进行匹配运算，确定所述标记点在所述各图像中的位置；

根据拼接后各图像中标记点三维坐标的变化，计算所述臂架系统的运动幅度。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，分别确定各图像中像素点的三维坐标，包括：

根据各图像中的像素点在图像坐标系的二维坐标，以及预先确定的图像坐标系下二维坐标与世界坐标系下的三维坐标的转换关系，分别将各图像中像素点的二维坐标转换为对应的三维坐标。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述图像坐标系下二维坐标与世界坐标系下的三维坐标的转换关系，通过下述方式确定：

对布置在臂架系统上同一个标记点前方的多个相机分别进行标定，获取各相机的内外参数；

根据各相机的内外参数中的旋转矩阵和平移转换矢量，确定图像坐标系下二维坐标转换成世界坐标系下三维坐标的表达式。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，将多个相机同时拍摄的图像拼接为同一帧图像，包括：

对多个相机同时拍摄的图像分别进行几何校正；

对几何校正后的各图像进行图像配准；

将图像配准后的各图像进行融合，消除拼接痕迹；

输出拼接完成的图像。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，将拼接后的各图像，分别与标记点的标准图像进行匹配运算，确定所述标记点在所述各图像中的位置，包括：

使用标记点的标准图像作为模板；

使用所述模板与拼接后的图像中的各像素块进行匹配运算，当匹配运算的值大于设定的阈值时，确定该像素块为所述标记点。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，还包括：

当拼接后的图像使用所述标准图像作为模板无法匹配成功时，以上一帧拼接后的图像中匹配出的标记点为中心，选取一个图像邻域作为更新后的模板；

使用更新后的模板，与本帧和后续帧进行匹配，确定本帧和后续帧中的标记点的位置。

7.如权利要求5或6所述的方法，其特征在于，还包括：

当连续多帧拼接后的图像使用标准图像作为模板或者使用更新后的模板无法匹配成功时，确定所述标记点发生遮挡；

使用卡尔曼滤波算法，根据最近的匹配成功的拼接后的图像中标记点所在的位置，依次预测出发生遮挡的多帧拼接后的图像中标记点的三维坐标；

根据预测出的三维坐标，继续对所述臂架系统的运动轨迹进行测量。

8.一种工程机械臂架系统工作幅度的测量设备，其特征在于，包括：

获取模块，用于不断获取至少两个相机对臂架系统上安装的标记点同时采集的各图像；

三维坐标确定模块，用于分别确定各图像中像素点在世界坐标系中的三维坐标；

拼接模块，用于根据各图像中各像素点的三维坐标，不断地将多个相机同时拍摄的图像拼接为一帧图像；

匹配模块，用于将拼接后的各图像，分别与标记点的标准图像进行匹配运算，确定所述标记点在所述各图像中的位置；

测量模块，用于根据拼接后各图像中标记点三维坐标的变化，计算所述臂架系统的运动幅度。

9.如权利要求8所述的设备，其特征在于，所述三维坐标确定模块，具体用于根据各图像中的像素点在图像坐标系的二维坐标，以及预先确定的图像坐标系下二维坐标与世界坐标系下的三维坐标的转换关系，分别将各图像中像素点的二维坐标转换为对应的三维坐标。

10.如权利要求8所述的设备，其特征在于，还包括：

标定模块，用于对布置在臂架系统上同个标记点前方的多个相机分别进行标定，获取各相机的内外参数；根据各相机的内外参数中的旋转矩阵和平移转换矢量，确定图像坐标系下二维坐标转换成世界坐标系下三维坐标的表达式。