[发明专利]一种基于线结构光的长方体形物体三维识别与定位方法

说明书

本发明涉及一种基于线结构光的长方体形物体三维识别与定位方法：利用结构光测量传感器定时扫描传送带，获取图像；利用重心法提取图像中的结构光数据；确定长方体形物体的结构光数据，进而得到其左右端点图像坐标；对左右端点图像坐标进行精细化处理；左右端点图像坐标转换为三维空间坐标；图像拼接；长方体形物体目标分割；计算长方体形物体的长边中心三维坐标(或型心三维坐标)及旋转角度。本发明可以实现传送带上长方体形物体位姿的在线、实时、自动、非接触测量，测量速度快、系统柔性好，精度适中；对物体自身约束小，长度、宽度、高度以及表面颜色、图案可以随意变化；传送带上物体位置可以随意变化；对噪声具有鲁棒性。

技术领域

本发明属于计算机视觉领域，具体的说涉及一种基于线结构光的长方体形物体三维识别与定位方法。

背景技术

随着我国国民经济的快速发展，自动化生产已经成为未来的发展趋势。利用机器人代替人工自动纠正物体位置，节约生产成本的同时，亦提高了生产效率和安全系数，降低了工人劳动强度，成为越来越多企业的理想选择。

为了实现机器人自动纠正物体位置，需要测量物体的姿态，然后传递给机器人，引导机械手进行纠正。结构光测量方法实时性强，设备简单，受到越来越多的重视，特别在测量设备的体积、重量、功耗等方便要求比较严格的应用场合，结构光测量更加体现了其自身优势。

结构光测量方法是作为一种主动式光学测量技术，主要原理是利用结构光投射器向被测物体表面投射可控制的光点、光条或光面，通过图像传感器(比如摄像机)获取图像，根据系统的几何关系，运用三角原理计算得到物体的三维坐标。根据结构光投射器向被测物体表面投射结构为可控制的光点、光条或光面，可将结构光分为点结构光、线结构光和面结构光。点结构光测量方法需要逐点扫描物体进而进行测量，随着被测物体的增大，图像获取和处理时间将会急剧加大，难以实现实时测量；面结构光提供的三维坐标点数据量非常大，计算时间亦会随之增加。因此，线结构光更适用于工程应用。

恶劣的生产环境，严重的噪声污染，长方体形物体的长度、宽度、高度又随意变化，一般测量方法的精度很难满足实际要求。因此本文研究一种能够实时、自动的识别定位长方体形物体的方法。

发明内容

为解决生产环境中严重的噪声污染，长方体形物体的长度、宽度、高度以及表面颜色、图案又随意变化等情况对测量精度的影响，本发明提供一种测量精度高，速度快，鲁棒性强，且能实时、自动地实现长方体形物体三维识别与定位方法。

本发明为实现上述目的所采用的技术方案是：一种基于线结构光的长方体形物体三维识别与定位方法，通过结构光测量传感器实现传送带上长方体形物体位置的测量，包括以下步骤：

利用结构光测量传感器定时扫描传送有长方体形物体的传送带并获取图像；

利用重心法提取图像中的结构光，得到图像上的结构光测量数据；

确定长方体形物体的结构光测量数据，进而得到长方体形物体水平方向上左右端点的图像坐标；

将左右端点图像坐标转换为三维空间坐标；

将不同时间获取的长方体形物体的结构光测量数据进行拼接形成目标图像；

对目标图像进行分割得到长方体形物体目标；

确定长方体形物体的长边中心三维坐标及其旋转角度。

所述线结构光测量传感器所投射的射线是1个。

所述利用重心法提取图像中的结构光包括以下步骤：

C_u＝u (23)