[发明专利]一种基于图像靶标的目标位姿识别方法

说明书

本发明是一种基于图像靶标的目标位姿识别方法。本发明涉及位姿测量及自动化技术领域，本发明通过相机采集飞机轮毂图像，并对飞机轮毂图像进行转换，对灰度图像进行阈值分割与形态学变换，根据经过阈值分割与形态学变换后的图像，进行轮廓拟合与轮廓筛选，筛选出靶标；当识别到完整的飞机轮毂后，采用相机标定获取二维像素坐标，根据二维像素坐标进行位姿测量。本发明充分利用了矩形靶标形状统一、轮廓易于拟合的特点，在轮廓筛选时可根据靶标特定的长宽比进行提取，且通过选择与目标轮毂颜色相差较大视觉靶标，使得靶标可较为容易的与图像背景分割，从而极大的降低了算法的识别难度，降低了计算量，提高了开发效。

技术领域

本发明涉及位姿测量及自动化技术领域，是一种基于图像靶标的目标位姿识别方法。

背景技术

当飞机降落或准备起飞的时候，需要到指定的位置降落或起飞。选择依靠飞机发动机的方式，操作稳定性差且又危险。后来人们发明了一种通过牵引车拖动飞机到达指定位置的方法，已被大多数国家所使用。而实际中有两种类型的拖车，分别为有杆牵引车和无杆牵引车，带推拉杆的牵引车为有杆牵引车，进行牵引任务时需要一根牵引杆与飞机相连,而牵引杆的挂接作业则需要由一人负责，相对于有杆牵引车来说，无牵引杆抱轮车直接抱住飞机的轮胎来移动飞机，采取抱轮拖拉的方式能够更好地融合先进的技术，极大提高了其自动化水平，十分经济灵活，根据北京卫星制造厂飞机自动抱轮项目，重点研究其中的飞机轮毂位姿测量方法。

当飞机降落或准备起飞的时候，需要到指定的位置降落或起飞。选择依靠飞机发动机的方式，操作稳定性差且又危险。

后来人们发明了一种通过牵引车拖动飞机到达指定位置的方法，已被大多数国家所使用。现阶段被广泛使用的中有两种类型的拖车，分别为有杆牵引车和无杆牵引车，带推拉杆的牵引车为有杆牵引车，进行牵引任务时需要一根牵引杆与飞机相连，而牵引杆的挂接作业则需要由一人负责，该方法安全可靠，但耗费人力、效率不高。

在对目标物体进行识别时，通常以其本身具有的特征为依据，拟合其本身特殊图案、形状、轮廓等，直接利用目标物体本身特性进行特征点二维像素坐标识别，操作较为简单灵活，但缺点是无明显标志物不易识别，识别算法复杂，且算法针对性强、普适性差，不同形状、纹路轮毂识别需依赖不同的目标识别算法，即使识别成功准确性也无法保证，二维像素点识别引起的误差将进一步影响位姿测量的准确性。

发明内容

本发明为了提高目标识别的稳定性和精度，本发明提供了一种基于图像靶标的目标位姿识别方法，本发明提供了以下技术方案：

一种基于图像靶标的目标位姿识别方法，包括以下步骤：

步骤1：通过相机采集飞机轮毂图像，并对飞机轮毂图像进行转换，得到灰度图像；

步骤2：对灰度图像进行阈值分割与形态学变换，将靶标与背景分离；

步骤3：根据经过阈值分割与形态学变换后的图像，进行轮廓拟合与轮廓筛选，筛选出靶标；

步骤4：统计筛选出的靶标数量，根据靶标数量确定是否识别到完整的飞机轮毂；

步骤5：当识别到完整的飞机轮毂后，采用相机标定获取二维像素坐标，根据二维像素坐标进行位姿测量。

优选地，所述步骤2具体为：

采用二值化对灰度图像进行图像分割，设置阈值为40，将目标图像与剩余部分分成两个不同的灰度集合；

根据图像分割后的图像，进行形态学变换，对二值化后图像进行膨胀操作，扩大高亮区域，减小无关像素的干扰，将靶标与背景分离。

优选地，所述步骤3具体为：