[发明专利]工件模板图库的生成方法、三维位姿检测方法和检测系统

权利要求书

1.一种工件模板图库的生成方法，其特征在于，包括：

获取待测工件的3D模型，生成所述3D模型在预设位姿范围内沿多种方向的投影视图，提取各个投影视图的边界图，记录各个投影视图的位置，利用所有的边界图组成底层模板图库；

按照各个边界图对应的投影视图位置和图片相似度将底层模板图库中的所有边界图分成多组，利用各组下的所有边界图合并生成一张代表该组的组边界图，将新生成的所有组边界图按比例缩小后组成第二层模板图库；

在所述第二层模板图库中继续进行分组、为每组建立组边界图并将每个组边界图按比例缩小后组成第三层模板图库，然后重复上述模板图库的建立步骤，直到建成所需层数的模板图库。

2.根据权利要求1所述的工件模板图库的生成方法，其特征在于，对各层模板图库中的边界图进行分组并为每组建立组边界图的步骤具体为：

确定好本层模板图库中所有边界图的位置，将本层模板图库中所有边界图备份一份；

使所有备份边界图中所有两两相邻的边界图进行相似性比较，在任意两两相邻的边界图相似度超过第一阈值时，将两两相邻的边界图合并成一张新边界图，在所有两两相邻的边界图均完成相似性比较后，使合成的所有新边界图和未参与上一次合并的备份边界图中所有两两相邻的边界图再次进行相似性比较与合并，重复上述相似性比较与合并过程，直到没有可合并的边界图；

将剩下的不可再合并的每一张图均设置成一张组边界图，将参与到各个组边界图合并的所有备份图所对应的原始图分成一组，各组下的所有备份边界图最终合并生成的图即为该组的组边界图，将未经过合并的组边界图所对应的原始图单独分为一组并将其作为其所在组的组边界图。

3.根据权利要求2所述的工件模板图库的生成方法，其特征在于，

在将两两相邻的备份边界图进行相似性比较，以计算两两相邻的备份边界图的相似度时，将每一张备份边界图的轮廓沿预设方向依次进行像素段编号，然后按照以下公式计算两两相邻的备份边界图的相似度值c：

其中，n为像素段编号的总数，a_i为待比较图像中某一张图像的第i个轮廓像素段的方向向量，b_i为待比较图像中另一张图像的第i个轮廓像素段的方向向量。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的工件模板图库的生成方法，其特征在于，

生成的所有投影视图中，任意相邻的两个投影视图的边界图仅相差1至5个像素；和/或

通过边缘检测算法提取各个投影视图的边界图；和/或

将新生成的所有组边界图按比例缩小时，将所有组边界图的长度和宽度均缩小为原来的三分之一至三分之二。

5.一种工件三维位姿的检测方法，其特征在于，包括：

获取待测工件的位姿图像，提取工件位姿图像中每一个工件的边界，以形成一个或多个工件位姿边界图；

由待测工件的模板图库的顶层到底层依次将待匹配层模板图库中的所有边界图进行预设操作后与各个所述工件位姿边界图进行匹配，直到查找出与各个所述工件位姿边界图的相似度大于第二阈值的目标边界图；

模板分组匹配：查找到目标边界图后继续在下一级模板图库中进行匹配，且匹配时直接将各个所述工件位姿边界图与所述目标边界图所对应小组中的边界图进行匹配，以查找出与各个所述工件位姿边界图的相似度大于第三阈值的目标边界图；

按照上述分组匹配步骤逐级向下匹配至模板图库的最底层；

建立工件的三维位姿图像：在所述模板图库的最底层中匹配出所需的一张或多张目标边界图后，在世界坐标系中利用匹配出的一张或多张目标边界图建立工件的三维位姿图像。