[发明专利]一种基于多目视觉的管模螺栓识别定位方法

权利要求书

1.一种基于多目视觉的管模螺栓识别定位方法，其特征在于：所述该方法包括：

步骤1：通过摄像机1和摄像机2组成双目摄相机，对双目摄相机进行坐标标定并建立坐标关系，得到摄相机的位置参数；

步骤2：两个双目摄相机进行工作区的视频流获取；

步骤3：使用SURF算法对获取的视频流进行最优图像帧的提取；

步骤4：对获得的图像帧进行二值分割处理，提取图像中的信息；

步骤5：根据提取和匹配出足够的特征点完成初次定位；

步骤6：通过摄像机3形成单目摄相机，单目摄相机通过Canny算子对螺栓边缘像素点提取，获取螺栓面的质心坐标位置；

步骤7：通过数据拼接的方法进行整体数据的同步处理完成三维位姿重建，完成螺栓位置的识别定位。

2.根据权利要求1所述的管模螺栓识别定位发方法，其特征在于：所述步骤1中，对双目摄相机进行坐标标定，坐标标定获得两个摄像机之间的位置关系，即旋转矩阵R和平移向量T。

3.根据权利要求2所述的管模螺栓识别定位发方法，其特征在于：所述坐标标定获得摄像机1与摄像机2之间的位置关系包括：

通过在世界坐标系中假设存在点P，点P在左右摄像机图像中的成像点分别为P_l和P_r；

经过对摄像机1或摄像机2的标定，摄像机1坐标系和摄像机2坐标系相对于世界坐标系的旋转矩阵分别为R_l和R_r，平移向量分别为T_l和T_r，则可得到如下对应关系：

P_l＝R_lPT_l

P_r＝R_rPT_r

同时，各旋转矩阵和平移向量之间还存在如下对应关系：

R＝R_rR_lT

T＝T_r-RT_l

在完成摄像机1或摄像机2单个摄像机的标定，求得R、T_l、R_r和T_r后，通过上求得摄像机1或摄像机2之间的旋转矩阵和平移向量。

4.根据权利要求1所述的管模螺栓识别定位发方法，其特征在于：所述步骤1中通过三维坐标获取得到摄相机的位置参数，三维坐标获取包括以下步骤：

空间中任意一点p在世界坐标系中的坐标为(x_w，y_w，z_w)，在左右摄像机1、2的图像坐标系中的像素坐标分别为(u_l，v_l)和(u_r，v_r)，左右摄像机的投影矩阵分别为M_l和M_r，则空间点p的三维世界坐标与图像像素坐标之间的关系可以由两个摄像机的投影模型表示如下：

其中，z_cl和z_cr分别表示点p在左右摄像机光轴方向的深度，联立以上两式消掉z_cl和z_cr可得：

将上式用矩阵的形式表示：

将上式简写为：

A·X＝B

故由最小二乘法可以求出：

X＝(A^TA)^-1A^TB

因此，在对左右两个摄像机分别进行单目和双目标定得到其内外参数的前提下，如果已知空间中点p在左右摄像机的图像坐标系中的像素坐标(u_l，v_l)和(u_r,v_r)，通过解上述方程求得p在世界坐标系中的三维坐标(x_w，y_w，z_w)。