[发明专利]一种三维物体的外观图像采集方法及装置

说明书

本发明提供一种三维物体的外观图像采集方法及装置，其中的外观图像采集方法包括：获取示教观测视点集；获取目标三维物体的示教位姿和实际位姿；根据示教位姿和实际位姿，获取位姿变换矩阵；根据位姿变换矩阵，将示教观测视点集转换为实际拍摄视点集；根据实际拍摄视点集，采集目标三维物体的外观图像。该方法只需要进行一次示教便可以实现对目标三维物体的多个部分进行图像采集，并且还可以适应三维物体的摆放位姿不确定性，有效增强了三维物体外观检测的通用性，并降低了人工示教和扫描路径开发的成本。

技术领域

本发明涉及三维物体外观检测技术领域，尤其涉及一种三维物体的外观图像采集方法及装置。

背景技术

随着机器人技术和智能制造的快速发展，各种工业产品的生产自动化程度得到不断提升，而在其生产过程中，表面外观检测直接影响到了产品的质量及后续生产过程。当前产品的外观检测多是由人工完成，效率低下。因此，迫切需要产品外观检测的自动化解决方案。

自动化外观检测装置，按照质检对象的种类可分为平面对象检测装置和三维对象检测装置。目前的外观检测装置大多为根据质检对象特点进行定制化设计，且二维图像采集装置较多，对于曲线以及三维质检对象的检测较少。

针对三维待检对象，通常需要多个相机分别安装于固定位置，以实现针对三维对象的多角度图像采集成像和检测。此外，也有采取在机械臂末端装配相机等传感器，通过控制机械臂的运动，以实现对象的多视角观测的方案，这种方案的核心在于相机观测轨迹的获取，目前主要包括基于对象CAD图纸的离线轨迹规划方式，但其需要将检测对象放置于固定已知的位置和方向。

定制化检测方案针对不同的检测对象，需要设计特定的检测装置和检测流程，通用性较差，复用性不强，容易造成资源浪费。并且，目前基于末端装配相机的机械臂的检测方案，大都需要提前规划好相机的扫描路径，且对象需要放置于固定的位置方向，无法适应对象位置发生变动的情况，开发难度较大，不利于实际使用和操作。

因此，现有技术中三维物体外观检测通用性差，且不利于实际使用和操作，是三维物体外观检测技术领域亟待解决的重要问题。

发明内容

本发明提供一种三维物体的外观图像采集方法及装置，用以解决现有技术中三维物体外观检测通用性差，且不利于实际使用和操作的缺陷，增强了三维物体外观检测的通用性，并降低了开发成本。

一方面，本发明提供一种三维物体的外观图像采集方法，包括：获取示教观测视点集；获取目标三维物体的示教位姿和实际位姿；根据所述示教位姿和所述实际位姿，获取位姿变换矩阵；根据所述位姿变换矩阵，将所述示教观测视点集转换为实际拍摄视点集；根据所述实际拍摄视点集，采集所述目标三维物体的外观图像。

进一步地，所述获取目标三维物体的示教位姿和实际位姿，包括：获取所述目标三维物体的示教图像和目标图像；将所述示教图像输入至位姿估计模块，得到所述示教位姿；将所述目标图像输入至所述位姿估计模块，得到所述实际位姿。

进一步地，所述根据所述示教位姿和所述实际位姿，获取位姿变换矩阵，包括：根据所述示教位姿和所述实际位姿，得到相对位姿变化量；根据所述相对位姿变化量，获取所述目标三维物体在相机坐标系下的相对位置变化量；所述相机坐标系为以采集所述外观图像所使用相机的光心位置为原点的坐标系；获取所述目标三维物体在相机坐标系下的朝向角度；根据所述相对位置变化量和所述朝向角度，获取所述位姿变换矩阵。