[发明专利]基于物体图像特征点像素空间位置组合控制方法

权利要求书

1.基于物体图像特征点像素空间位置组合控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

a、安装2D视觉系统摄像头，使2D视觉系统摄像头的坐标系的x轴、y轴、z轴分别与机械人机体系的前后、左右、上下三个坐标轴相重合；

b、通过2D视觉系统摄像头进行机械人末端轴抓取物体特征的图像采集，在T₀时刻采集到的图像为I₀，在T_n时刻采集到的图像为I_n；

c、采用ORB特征点检测法检测出I₀中的特征点的坐标集P₀；

d、将I₀、P₀、I_n作为输入量，通过LK光流金字塔法得出I₀中的特征点在I_n中的坐标集pI_n；

e、将I_n、pI_n、I₀作为输入量，通过LK光流金字塔法得出特征点集P_n在图I中的坐标集pI₀；

f、计算pI₀和pI_n对应点之间的几何距离d₀，然后求d₀的均值，将几何距离d₀大于d₀的均值的点剔除；

g、将机器人空间运动坐标系定义为x、y、z、b坐标系，计算物体水平方向的速度，得A速度；

h、使用A速度计算图像坐标系下的特征点速度，得B速度；

i、使用B速度计算图像坐标系下的特征点位移；

j、采用Lk光流计算公式计算各个特征点光流的角误差，其中的n₀个特征点光流的理想特征值，第n_i个特征点使用LK金字塔光流算法所估计的光流变化值，k为两幅图像之间相隔的帧数；以机械人动作控制信息求解的特征点位移作为光流的理想特征值，将角误差较大的点剔除；

k、选取机械人动作控制系统的数学平台误差[σ_n、σ_e、σ_d]，三个方向速度误差[φ_Vn、φ_Ve、φ_Vd]，xyz三个方向的位置误差[σ_X、σ_Y、σ_Z]及空间旋转b的误差[b_wx、b_wy、b_wz]构成12维状量，

X＝[σ_nσ_eσ_dφ_Vnφ_Veφ_Vdσxσ_Yσ_Zb_wx b_wy b_wz]^T；

系统的噪声矩阵W设置为，

其中，为机械人伺服电机反馈编码的测量的白噪声，为运动加速度测量的白噪声；

计算特征点在像素坐标系下的动作速度误差，将特征点在像素坐标系下的动作速度误差作为控制量；通过DSP控制系统根据控制量进行控制。

2.根据权利要求1所述的基于物体图像特征点像素空间位置组合控制方法，其特征在于：所述步骤g中的物体水平方向的速度为，其中，[v_bx,v_by]^T为机械人末端轴在空间坐标系下水平方向速度的真实值，[δv_bx,δv_by]^T为速度动作误差。

3.根据权利要求2所述的基于物体图像特征点像素空间位置组合控制方法，其特征在于：所述步骤h中的图像坐标系下的特征点速度为，

其中，f为2D视觉系统摄像头的焦距对焦值，Z为2D视觉系统摄像头离地面的高度值。

4.根据权利要求3所述的基于物体图像特征点像素空间位置组合控制方法，其特征在于：所述步骤i中的特征点位移为

5.根据权利要求4所述的基于物体图像特征点像素空间位置组合控制方法，其特征在于：所述步骤k中的特征点在像素坐标系下的动作速度误差为