[发明专利]一种面向移动柱状组合体的视觉伺服趋近方法

权利要求书

1.一种面向移动柱状组合体的视觉伺服趋近方法，其特征在于，包括：

建立柱状组合体目标的视觉信息、目标模型参数和成像模型之间的关系；

根据建立的所述关系，在成像视角范围内至少提取四个像素点的坐标，构建面向柱状组合体目标的视觉伺服控制输入特征向量以及与构建的所述控制输入特征向量对应的雅可比转换矩阵；

在视角约束时，对构建的所述控制输入特征向量和参照特征向量进行自适应重组，并得到与重组后的所述控制输入特征向量对应的特征雅可比转换矩阵；

根据重组后的所述控制输入特征向量和所述参照特征向量以及得到的所述特征雅可比转换矩阵，对视觉伺服控制器的输出进行调校补偿，使视觉伺服系统趋近移动中的柱状组合体目标。

2.根据权利要求1所述的面向移动柱状组合体的视觉伺服趋近方法，其特征在于，建立的柱状组合体目标的视觉信息、目标模型参数和成像模型之间的关系包括：

其中，在成像视角范围内的像素点作为柱状组合体目标的视觉信息，，为端面成像的中心点像素坐标，为零阶图像矩，、、为中心图像矩，为柱状组合体目标的曲面与成像面轴之间的夹角；

位于以为中心，为半长轴，为半短轴的椭圆映射边缘上：

且有，

其中，将柱状组合体目标看作是一个圆的直线移动，该圆由一个中心为，为半径的球体与一个法向量为[]：的平面相交形成；为端面椭圆映射的倾斜角正切值。

3.根据权利要求2所述的面向移动柱状组合体的视觉伺服趋近方法，其特征在于，采用下列公式构建面向柱状组合体目标的视觉伺服控制输入特征向量：

其中，为可视范围内像素坐标的均值，为可视范围内像素坐标的均值，为由像素点出发经过像素点的射线与成像面轴之间的夹角。

4.根据权利要求3所述的面向移动柱状组合体的视觉伺服趋近方法，其特征在于，采用下列公式构建与所述控制输入特征向量对应的雅可比转换矩阵：

其中，为特征对应的雅可比转换向量，是雅可比转换矩阵中的第一个行向量，为特征对应的雅可比转换向量，是雅可比转换矩阵中的第二个行向量，为特征对应的雅可比转换矩阵中的其余分项，和分别为特征和对应的雅可比转换向量。

5.根据权利要求4所述的面向移动柱状组合体的视觉伺服趋近方法，其特征在于，在构建与所述控制输入特征向量对应的雅可比转换矩阵之前，还包括：

建立像素点坐标与成像焦点空间运动速率之间的转换关系；所述转换关系如下：

其中，为针孔相机模型的成像焦点空间运动速率，分别表示在相机参考坐标系中成像焦点沿轴的运动速率，分别表示在相机参考坐标系中成像焦点绕轴的旋转速率。

6.根据权利要求5所述的面向移动柱状组合体的视觉伺服趋近方法，其特征在于，采用下列公式计算和：

其中，、、、、、、为其下标所示各个特征对应的雅可比转换向量；为图像矩特征。

7.根据权利要求6所述的面向移动柱状组合体的视觉伺服趋近方法，其特征在于，对构建的所述控制输入特征向量进行自适应重组，具体包括：

引入一个用于标识满足视角约束的情况的标识量，标识量初始化为,视觉伺服控制迭代过程中，实时判断提取像素坐标和的取值范围，当或时，设置标识量;表示针孔相机的成像分辨率；令

当，终止视觉伺服；若，则引入一个标识矩阵：

用于记录时相应特征位于特征向量中的位置，和用于记录满足的取值；记特征向量初始化取值为：

得到重组后的特征向量如下：

其中，、分别为经过筛选后的和。