[发明专利]面向冶金作业的鱼雷罐车视觉识别与定位方法及其系统

权利要求书

1.一种面向冶金作业的鱼雷罐车视觉识别与定位方法，其特征在于，包括以下步骤：

识别步骤：通过视觉传感器对罐车的罐口及罐盖进行定位，识别并提取目标检测的感兴趣区域；

定位步骤：针对感兴趣区域，采用参数自适应进行目标特征检测和目标特征拟合，得到罐口及罐盖的相对于机器人的位姿信息；

所述识别步骤包括：

设备安装步骤：按照设定安装方式进行拍摄设备安装，以保证拍摄视野范围覆盖罐车在轨道上的停靠区域，并不影响机器人进行罐车加盖作业；

标定位姿步骤：标定视觉传感器和罐口所在平面的相对关系，形成标定平面，获取视觉传感器的内参，标定视觉传感器与机器人之间的相对位姿关系；

采样匹配步骤：将视觉传感器固定，在标定平面对罐口目标进行多次采样，得到目标数据样本，预处理后作为标准模板；

模板匹配步骤：通过视觉传感器采集罐口目标，获得采集数据，以滑动窗口的形式将采集数据与标准模板进行模板匹配，获得罐口的坐标范围，划定感兴趣区域。

2.根据权利要求1所述的面向冶金作业的鱼雷罐车视觉识别与定位方法，其特征在于，所述定位步骤包括：

特征测量步骤：基于感兴趣区域，应用参数自适应进行目标特征检测，得到目标特征，对目标特征进行目标特征拟合，得到罐口及罐盖的平面坐标；

位姿传递步骤：基于标定矩阵将罐口及罐盖的平面坐标转为到机器人坐标系中，得到位姿信息后传递至机器人进行罐车加盖作业。

3.根据权利要求1所述的面向冶金作业的鱼雷罐车视觉识别与定位方法，其特征在于，所述设定安装方式中，拍摄设备的光轴l与罐口所在平面的法线l_p的夹角θ属于小夹角，且满足以下公式：

4.根据权利要求1所述的面向冶金作业的鱼雷罐车视觉识别与定位方法，其特征在于，所述模板匹配通过计算图像f(x，y)在像素(u，v)的非相似度m′(u，v)作为匹配尺度，其中非相似度(u，v)表示为重合部分左上角像素坐标；

通过序贯相似性检测算法，对数据I和样本模板M_T获得罐口目标的坐标范围S_ROI＝|x_{b_1}，y_{b_1}，x_{b_2}，y_{b_2}|，作为目标检测的感兴趣区域；

其中，n×m表示模板的大小；

(k，l)表示像素坐标索引；

t(k，l)表示模板在像素(k，l)的值；

(x_{b_1}，y_{b_1})表示S_ROI左上角像素坐标；

(x_{b_2}，y_{b_2})表示S_ROI右下角像素坐标。

5.根据权利要求2所述的面向冶金作业的鱼雷罐车视觉识别与定位方法，其特征在于，所述目标特征拟合采用椭圆拟合，得到目标特征在平面坐标中的精确定位；

对于罐口及罐盖检测，分别获取目标椭圆中心、长短轴信息以及拟合椭圆偏角。

6.一种面向冶金作业的鱼雷罐车视觉识别与定位系统，其特征在于，包括以下模块：

识别模块：通过视觉传感器对罐车的罐口及罐盖进行定位，识别并提取目标检测的感兴趣区域；

定位模块：针对感兴趣区域，采用参数自适应进行目标特征检测和目标特征拟合，得到罐口及罐盖的相对于机器人的位姿信息；

所述识别模块包括：

设备安装模块：按照设定安装方式进行拍摄设备安装，以保证拍摄视野范围覆盖罐车在轨道上的停靠区域，并不影响机器人进行罐车加盖作业；

标定位姿模块：标定视觉传感器和罐口所在平面的相对关系，形成标定平面，获取视觉传感器的内参，标定视觉传感器与机器人之间的相对位姿关系；

采样匹配模块：将视觉传感器固定，在标定平面对罐口目标进行多次采样，得到目标数据样本，预处理后作为标准模板；

模板匹配模块：通过视觉传感器采集罐口目标，获得采集数据，以滑动窗口的形式将采集数据与标准模板进行模板匹配，获得罐口的坐标范围，划定感兴趣区域。