[发明专利]罐盖视觉检测与定位方法及系统、介质、装置

权利要求书

1.一种罐盖视觉检测与定位方法，其特征在于，包括如下步骤：

目标识别步骤：针对罐盖图像进行模板匹配，获取感兴趣区域；

初步定位步骤：对于获取到的感兴趣区域进行轮廓匹配模板，缩小检测区域；

精确定位步骤：根据罐盖中心的灰度特性进行阈值分割，提取中心孔作为罐盖中心；

位姿解算步骤：根据标定的位姿关系解算出罐盖中心在世界坐标系下的二维坐标，并将其与高度传感器得到的数据融合，得到罐盖中心在世界坐标系下的三维坐标；

模板存储步骤：在作业区域内，拍摄多张不同光照情况下罐盖图像存储作为模板；

模板匹配步骤：将存储的模板在待检测图像内遍历，依次按照顺序进行比较，选择匹配度最高的区域作为感兴趣区域；

图像预处理步骤：对感兴趣区域进行高斯滤波去除噪声，选择合适的阈值对感兴趣区域进行二值化；

提取轮廓步骤：使用Canny边缘检测算子在感兴趣区域内进行轮廓的提取；

轮廓筛选步骤：根据罐盖在图像中的尺寸，设置轮廓长度和面积最小值，去除产生干扰的轮廓；

轮廓匹配步骤：利用事先存储的轮廓匹配模板对每个轮廓进行匹配，选择匹配度最高的轮廓，提取罐盖中心金属板的特定轮廓；

图像预处理步骤具体包括以下步骤：

第一，将三通道RGB感兴趣区域I_rgb转换为灰度图像I_g；

第二，将灰度图像I_g输入滤波器，选择5*5的卷积核对感兴趣区域进行高斯滤波，针对每一个像素点，将该点邻域内的像素点根据其灰度值按照不同的权重计算和，作为该像素点的灰度值；

第三，对得到的灰度图像I_g选择自适应阈值进行二值化，得到二值图像I_b；

轮廓匹配步骤具体步骤包括：

第一，对正六边形模板计算其Hu矩，记为

第二，对每个轮廓C_k，计算其Hu矩，记为

第三，对每个轮廓C_k，记计算

第四，对每个轮廓进行匹配，将value_k，k＝1,2,…进行排序，最小值对应的轮廓即为匹配到的罐盖正六边形金属板轮廓C_target；

第五，计算轮廓C_target的几何中心，作为初步定位得到的罐盖中心坐标Center₁；

所述精确定位步骤包括：

划定检测区域步骤：以提取到的特定轮廓中心为圆心，提取周围200*200像素的区域，缩小检测区域；

阈值分割步骤：利用罐盖中心孔的灰度特性，设置阈值，对新的检测区域进行阈值分割，得到罐盖中心孔的轮廓；

中心孔拟合步骤：对得到的中心孔轮廓进行最小外接圆拟合，并提取外接圆形的中心作为罐盖中心。

2.根据权利要求1所述的罐盖视觉检测与定位方法，其特征在于，所述位姿解算步骤包括：

二维坐标解算步骤：根据已经标定的机械臂与相机的位姿关系，通过图像坐标系下罐盖中心的坐标解算出在世界坐标系下罐盖中心的平面二维坐标；

三维坐标解算步骤：通过记录的相机距离地面的高度信息，利用图像中罐盖尺度的变化，得到罐盖中心在世界坐标系下的高度坐标，将高度坐标与通过位姿关系解算得到的平面二维坐标融合，得到罐盖中心在世界坐标系下的三维坐标。