[发明专利]一种太阳能电池片高速视觉定位及矫正系统及其方法

权利要求书

1.一种用于太阳能电池片高速视觉定位及矫正系统的方法，其特征在于：包括以下步骤：

(1系统初始化获取太阳能电池片的标准位置和角度，初始化包括1)相机标定；2)选定ROI区域；3)阈值化处理；4)直线检测；

(2系统后续通过运行与步骤(1一致的步骤获取太阳能电池片的当前位置和角度；

(3太阳能电池片位置和角度矫正；

所述步骤(1中直线检测包括以下步骤：

((1对阈值化图像进行八领域Freeman链码跟踪；

跟踪canny边缘检测后的边缘点并将其生成链表，在分叉处优先选择可能在同一直线上的边缘点；

((2利用主元分析对边缘像素点集进行简化；拟合出单元线段，以边缘上一点A为中心，(x_t，y_t)为与A的八领域的边缘点A_i的坐标,构造其协方差矩阵，其中，

通过上述协方差矩阵得到特征向量和特征值，其中特征向量代表数据集中点的主分布方向即主元，特征值λ₁代表点集在主分布方向投影长度，特征值λ₂获取数据集的直线度；特征值的计算公式如下:

从特征向量可以获取主分布方向，直线的方向角度为:

然后对其余数据集，将其投影到过点(x_k，y_k)，且方向角为的直线上以获取端点产生线段；

((3用共线性度量删除不合条件的线段，定义两条线段之间共线度为：

其中l为两线段平均长度，d为最接近的一对端点距离，a为两线段之间的夹角，b为两线段中点连线与线段的夹角平均值，T_d，T_a，T_b为归一化阈值参数；

((4将上述拟合的共线短线段进行聚类；

得到短线段后,采用线段聚类的方法从所有短线段中分析可能存在的直线，设给定单元线段AB:S(t)＝(x(t),y(t))，0≤t≤1；

直线L用极坐标表示为：

x cosθ+y sinθ+ρ＝0，

式中d(S(t)，L)表示点到直线L的距离，设线段两端点A,B坐标分别(x₁,y₁),则

x(t)＝x₁+(x₂-x₁)t,

y(t)＝y₁+(y₂-y₁)t,

目标函数为:

根据err(L)最小化条件，对公式关于θ和t求导，计算出θ和t，从而完成拟合过程，从而得到直线L的解析式，将其表示成对应的斜截式：y＝kx+b即可；

((5定位太阳能电池片，选其不变量即相邻两边缘为检测对象，对太阳能电池片进行定位；

设其方程分别为：

y＝k₁x+b；

y＝k₂x+b；

其中，k₁-k₂≠0，所定位的太阳能电池片的图像位置(x₁,y₁)即为两条直线的交点，图像角度α₁为k₁和k₂中的较小值，由此得到太阳能电池片位置和角度的标准值。

2.根据权利要求1所述的一种用于太阳能电池片高速视觉定位及矫正系统的方法，其特征在于：所述步骤(1中相机标定采用柔性算法，使用精确测量的棋盘格标定模板，通过随机变换工业相机或标定模板的位置，令工业相机至少在两个以上相对标定模板的不同方位成像，然后通过角点检测获得角点的图像坐标，进而计算相机参数(d_x，d_y，u₀，v₀)，设从相机获得的原始图像为p(x,y)，校正后的图像为q(u，v)，按如下公式进行转换：