[发明专利]基于机器视觉的激光雷达扫描仪初始化定位方法及其系统

说明书

本发明提供了一种基于机器视觉的激光雷达扫描仪初始化定位方法及其系统，该方法主要包括：启动激光雷达扫描仪和高清网络摄像机；所述高清网络摄像机拍摄产品表面的图像；基于机器视觉算法识别所述图像中的目标铆钉；基于机器视觉算法识别所述图像中的激光点；以及判断所述激光点和所述目标铆钉是否重叠。本发明能够实时且高效地完成激光点初始化定位过程，而无需任何人工参与。此外，无需对高清网络摄像机和激光雷达扫描仪的规格和位置进行限定，因此，该方法适用于多种应用场景。

技术领域

本发明涉及机器视觉领域，尤其涉及基于机器视觉的激光雷达扫描仪初始化定位方法和实施该方法的该激光雷达扫描仪系统。

背景技术

在例如飞机的工业产品的大部段装配过程中，通常使用激光雷达扫描仪获取大部段点云数据，以进行质量分析和通过逆向工程来指导装配。激光雷达扫描仪开始扫描前，需要初始化定位到扫描基准点。扫描基准点位于大部段上特定的三段圆弧包围区域内的铆钉中心。然后，激光雷达扫描仪沿规划路径扫描特定的区域。由于使用后需要拆卸和移动激光雷达扫描仪，因此在初始化定位过程中，按预定程序将激光雷达扫描仪指向基准点时存在一定的误差。

现阶段用于消除误差的主要手段是采用雷达系统自带的摄像头。通过在激光雷达扫描仪的控制界面显示摄像头的拍摄图像，操作人员可以观察铆钉和激光点位置，判断目标铆钉与激光点的位置差，进而手动控制激光雷达云台运动以实现初始化定位。由于雷达系统自带的摄像头变焦倍数有限，分辨率低，操作环境复杂，因此需要操作人员借助人工光反复观察和调整，导致人工和时间成本较高。

在本发明的背景技术部分中所包括的信息仅用于增强对本发明的整体背景的理解，并且不可被视为对该信息构成本领域技术人员已知的现有技术的承认或任何形式的建议。

发明内容

本发明通过一种基于机器视觉的激光雷达扫描仪初始化定位方法来解决至少部分上述问题。该基于机器视觉的激光雷达扫描仪初始化定位方法通过外置高清高倍数可变焦网络摄像机拍摄产品的目标区段的图像，并基于机器视觉算法分析该图像。特别地，该方法首先锁定目标部段表面上标记的四段圆弧区域，并在此区域内查找目标铆钉中心，然后在目标部段表面上查找激光点中心。基于机器视觉的激光雷达扫描仪初始化定位方法进一步通过实时计算激光点中心和目标铆钉中心之间的像素坐标差，结合像素距离的分析，控制激光扫描仪按照不同的移动方向和移动步距高效移动，直至激光点中心和目标铆钉中心重叠，最终完成初始化定位过程。

根据一些实施例，一种基于机器视觉的激光雷达扫描仪初始化定位方法，包括：启动激光雷达扫描仪和高清网络摄像机；高清网络摄像机拍摄产品表面的图像；基于机器视觉算法识别图像中的目标铆钉；基于机器视觉算法识别图像中的激光点；以及判断激光点和目标铆钉是否重叠。

本发明所述方法基于高清网络摄像机的图像，利用机器视觉算法分析该图像并通过控制信号控制激光雷达扫描仪运动，实现激光雷达扫描仪的全自主初始化定位，因而能够有效提高激光雷达扫描仪的初始化定位效率和定位精度。

根据一些实施例，如果激光点和目标铆钉重叠，则结束；如果激光点和目标铆钉不重叠，则控制装置生成控制信号，并将控制信号传送至激光雷达扫描仪；以及激光雷达扫描仪接收控制信号，使得激光点向目标铆钉移动。

根据一些实施例，机器视觉算法包括yolov5算法，所述yolov5算法包括能够提高小目标的识别能力的anchors层和head层。

根据一些实施例，判断激光点和目标铆钉是否重叠包括：计算激光点和目标铆钉之间的坐标差，并且如果坐标差小于预定阈值，则激光点和所述目标铆钉重叠。

根据一些实施例，高清网络摄像机的最大分辨率至少大于720P。

根据一些实施例，基于机器视觉算法识别所述图像中的目标铆钉包括：所述图像被拆分成多个低分辨率图像，并且针对每个低分辨率图像，识别目标铆钉。