[发明专利]一种基于线激光双目立体视觉的工件抓取方法

权利要求书

1.一种基于线激光双目立体视觉的工件抓取方法，其特征在于，包括：利用线激光双目测量方法测定投射到置物平台上激光扫描线的三维数据；线激光完整扫描置物平台，利用线激光双目测量方法得到置物平台完整的轮廓三维数据；根据获取的完整置物平台轮廓三维数据生成轮廓带法线的点云图；将提前输入到系统的工件三维模型转换为带有法线的点云数据；对模型、场景带有法线的点云数据进行均匀采样；根据采样的点云数据计算模型任意两点的点对特征，生成四维查找表；根据采样的场景点计算场景中任意两点的点对特征；通过四维查找表，得到模型中所有相似点对；对相似点对进行选择，选取最优匹配结果；对匹配结果进行后验，确保匹配结果准确性；控制系统根据匹配结果控制机械臂移动到置物平台相应位置并抓取工件；

其中，所述均匀采样包括：设定采样间隔Δd＝a*MinD，MinD为模型最大长度，a为小于1的常数，a越小采样间隔越小；计算点云最大最小尺寸，算法根据尺寸和采样间隔，计算采样后点云数量；根据每个点的坐标判断哪些点在一个体素单元内，及哪些点合并为一个点；计算每个体素内的所有点的中心点，即为采样后的点，法线为所有法线均值。

2.根据权利要求1所述的基于线激光双目立体视觉的工件抓取方法，其特征在于，所述线激光双目测量方法包括：对双目相机进行立体标定；通过双目相机的左摄像头和右摄像头分别获取目标物体的左图像和右图像；对获取的左图像和右图像进行立体校正，使校正后的左图像和右图像行对准；对校正后的左图像和右图像进行匹配得到线激光成像匹配点对；根据线激光成像匹配点对得到左右图像视差，根据左右图像视差计算该激光线投射处的目标物体轮廓三维数据。

3.根据权利要求2所述的基于线激光双目立体视觉的工件抓取方法，其特征在于，所述对校正后的左图像和右图像进行匹配得到线激光成像匹配点对，在匹配之前利用亚像素数值极值检测算法精确定位激光线的位置，所用亚像素数值极值检测算法可以是高斯近似、抛物线近似、质心算法、线性插值、数值微分滤波。

4.根据权利要求1所述的基于线激光双目立体视觉的工件抓取方法，其特征在于，所述线激光完整扫描置物平台的操作方式是匀速移动线激光发射器及双目相机，使线激光匀速扫描置物平台，所述线激光发射器及双目相机位置相对固定。

5.根据权利要求1所述的基于线激光双目立体视觉的工件抓取方法，其特征在于，所述法线的获取方式为：以点M为例，选取与M距离小于一定值的所有点，进行pca分解，特征值最小的特征向量即为法线。

6.根据权利要求1所述的基于线激光双目立体视觉的工件抓取方法，其特征在于，所述根据采样的点云数据计算模型任意两点的点对特征、根据采样的场景点计算场景中任意两点的点对特征包括：利用点对特征表达式计算两点间点对特征，这是一个四维向量，其中，为两点距离，m_r,m_s为参考点和第二点，分别为两点法线。

7.根据权利要求1所述的基于线激光双目立体视觉的工件抓取方法，其特征在于，所述通过四维查找表，得到模型中所有相似点对包括：选择1/5的场景点作为参考点s_r，使用flann算法求出与s_r距离小于D的所有点，计算点对特征；通过四维查找表，得到模型中所有相似点对。

8.根据权利要求1所述的基于线激光双目立体视觉的工件抓取方法，其特征在于，所述对相似点对进行选择，选取最优匹配结果包括：计算旋转角度，为二维表(m,α)投票，得票越多，认为匹配度越高，其中m为点对序号，α为点对旋转角度；调用ICP算法优化结果。

9.根据权利要求1所述的基于线激光双目立体视觉的工件抓取方法，其特征在于，所述对匹配结果进行后验，确保匹配结果准确性包括：将匹配后的模型用虚拟相机进行拍摄，将拍摄得到的结果与场景进行比对；将匹配后的模型和场景分别用虚拟相机拍摄，得到两者边缘，将两者边缘进行比对；将以上两部得到的分数加权求和，根据得分，得到最优匹配。