[发明专利]一种电动汽车充电接口自动识别和定位方法

说明书

一种电动汽车充电接口自动识别和定位方法，涉及新能源汽车自动充电技术领域。包括如下步骤：拍摄充电动汽车电接口的图片并转换为HSV颜色空间；将像素点HSV值符合标签颜色阈值要求的部分赋值为255，其他区域赋值为0；对摄像头拍摄的图片处理得到只包含边界的二值图片，输出每个连续的轮廓点序列，再对轮廓点序列分别进行椭圆拟合，再确定椭圆对应轮廓的各标签位置；由张正友标定算法求摄像头内参数和畸变系数，最后由摄像头拍摄图片的标签坐标值和真实位置值求充电接口与摄像头的位姿差。本发明在汽车的充电过程中，能够自动识别汽车充电接口并计算出充电接口与摄像机的位姿差并传送给机械臂轨迹规划系统，节约了充电的人工成本。

技术领域

本发明涉及新能源汽车自动充电技术领域，具体为一种电动汽车充电接口自动识别和定位方法。

背景技术

近年来，电动汽车所占市场份额日渐增长，电动汽车环境友好、安全性和可靠性也较高。目前的电动汽车充电过程需用户手动操作将枪插入充电口，这种充电过程不仅不方便，还容易由于操作不当造成设备的损坏，为充电雇佣工作人员也会提升充电成本。

发明内容

本发明的目的是提供一种电动汽车充电接口自动识别和定位方法，可以有效解决背景技术中的问题。

实现上述目的的技术方案是：一种电动汽车充电接口自动识别和定位方法，在电动汽车充电接口的环周粘贴有均布的多个圆形识别标签，其特征在于包括如下步骤：

1）通过摄像头拍摄充电动汽车电接口的图片；

2）将摄像头拍摄充的图片转换为HSV颜色空间，计算每个像素点的三个HSV颜色分量：色调H、饱和度S和亮度V；

3）根据所用标签的颜色，设定颜色阈值区间，将像素点HSV值符合标签颜色阈值要求的部分赋值为255，其他区域赋值为0，得到图片的掩模；

4）利用canny边缘检测算子对摄像头拍摄的图片处理得到只包含边界的二值图片；

5）在二值图片中检测连续的像素点，输出每个连续的轮廓点序列，得到每个轮廓的像素点个数；

6）除去像素点个数小于20的轮廓，再采用最小二乘法对剩下的轮廓点序列分别进行椭圆拟合；

7）以图片最左上角像素点为原点，图片宽度方向为x轴、图片高度方向为y轴，建立坐标系，分别求出每个椭圆的圆心坐标(x0, y0)、椭圆的长轴长度w、短轴长度 h以及每个椭圆最小外接矩形内的各个像素点在坐标系中的坐标为（x1，y1）；

8）遍历每个椭圆最小外接矩形内的每个像素点，并根据以下公式计算出x2、y2，x2、y2是x1、y1在椭圆扶正后在坐标系中的坐标点；

其中，θ为椭圆扶正所需旋转的角度；

9）将椭圆扶正后在坐标系中的每个像素点坐标（x2、y2）分别带入公式：，其中w椭圆长轴长度、h为短轴长度，若符合该公式条件则说明该像素点在椭圆内；再将符合公式条件的像素点坐标（x2、y2）带入步骤3）所求得的掩模，找到所有HSV值为255的像素点，得到符合条件的像素点数量为num，若num / area > 0.85，其中area为椭圆面积，则所有符合上述条件的椭圆对应轮廓即为各标签位置；

10）由张正友标定算法求摄像头内参数和畸变系数；

11）使用Perspective-n-Points方法，由摄像头拍摄图片的标签坐标值和真实位置值求充电接口与摄像头的位姿差。

进一步地，在步骤4）后先对摄像头拍摄的图片进行双边滤波处理，去除图片的噪声。

进一步地，所述充电接口的环周粘贴有四个圆形识别标签，标签的直径为1.5cm。