[发明专利]基于机械手单相机多目视觉的三维定位系统及方法

权利要求书

1.基于机械手单相机多目视觉的三维定位系统，其特征在于：

所述系统包括：

图像采集装置，由机械手和安装于机械手前端法兰盘的工业相机组成，用于控制工业相机姿态和采集被测物体的图像；

工业控制计算机，用于控制机械手运动和接收工业相机采集的图像，并且将多角度的二维被测图像合成为三维点云图像，通过深度学习算法对被测物体进行三维定位。

2.基于机械手单相机多目视觉的三维定位方法，其特征在于：

所述方法包括以下步骤：

工业控制计算机通过机械手控制工业相机的姿态，工业相机多角度采集被测物体的二维图像，并发送到工业控制计算机；

工业控制计算机将多角度的二维被测图像合成为三维点云图像，通过深度学习算法对被测物体进行三维定位。

3.根据权利要求2所述的基于机械手单相机多目视觉的三维定位方法，其特征在于：

工业控制计算机对多角度的二维被测图像进行图像分割，具体为：

首先，采用多级滤波对背景进行逐级抑制，把不相关的背景图像内容剔除掉，同时对背景区域进行合并；

然后，根据图像特征建立加权值计算模型，利用最优化算法得到能量函数的最小值；

最后，在完成最小化后，得到图像的最优化分割。

4.根据权利要求3所述的基于机械手单相机多目视觉的三维定位方法，其特征在于：

工业控制计算机对分割后的图像进行特征提取与三维匹配，具体为：

采用两种特征检测滤波类型，即Harris角点检测及高斯差分检测对各视点的图像进行特征提取；

Harris算子是一种基于信号的点特征提取算子，通过计算所在位置的梯度来检测角点；当像素所在位置沿任意方向的曲率都比较大时，则判定该像素点为角点；

两两取图像对的特征点（ｆ，ｆ′），运用三角形法则重建出空间点的三维坐标；

经过该空间点作指向相机光心的射线，从而得出物体表面的小长方形块及其经过该表面中心点的单位法向量。

5.根据权利要求4所述的基于机械手单相机多目视觉的三维定位方法，其特征在于：

工业控制计算机运用泊松表面重建方法，在特征点的匹配和相机标定的基础上对被测物体进行三维重建，具体为：

（1）将模型表面采样的有向样点转换为模型指示函数梯度的样点；

（2）使用隐函数框架的方法进行表面重建，计算指示函数；

（3）通过指示函数提取对应的等值面，从而获得重建表面；

（4）采用八叉树法，将细节点所在面的等值线段投影到粗节点所在面上，从而避免产生裂纹。

6.根据权利要求5所述的基于机械手单相机多目视觉的三维定位方法，其特征在于：

工业控制计算机根据被测物体的特点不同选取不同的深度学习算法进行三维定位。

7.根据权利要求6所述的基于机械手单相机多目视觉的三维定位方法，其特征在于：

工业控制计算机控制机械手进行多角度多点拍照，根据实际被测物件的具体情况，增加或删减拍摄角度的次数。