申请专栏作者 参展
投稿发布
您的当前位置:主页 > 机器人 > 正文

结构光视觉传感器的标定方式和测量原理

来源: 时间:2019-10-29
请支持本站,点击下面的广告后浏览!
 
 

结构光视觉的优点: 可思数据-开元棋牌是个坑_代理开元棋牌的平台_你们怎么看开元棋牌资讯平台sykv.com

非接触、信息量大、测精度高、抗干扰能力强。 内容来自可思数据sykv.com

  内容来自可思数据sykv.com

结构光视觉传感器参数的标定包括: 可思数据-AI,sykv.com开元棋牌是个坑_代理开元棋牌的平台_你们怎么看开元棋牌,深度学习,机器学习,神经网络

摄像机参数标定、结构光平面参数标定。

可思数据-AI,sykv.com智能驾驶,人脸识别,区块链,大数据

 

可思数据-数据挖掘,智慧医疗,机器视觉,机器人sykv.com

结构光视觉测量原理图 内容来自可思数据sykv.com

可思数据-AI,sykv.com开元棋牌是个坑_代理开元棋牌的平台_你们怎么看开元棋牌,深度学习,机器学习,神经网络

我们不考虑镜头的畸变,将相机的成像模型简化为小孔成像模型,则特征点的图像坐标Pf 与其在摄像机坐标系下的三维坐标P 之间的关系可表示为:

可思数据-AI,sykv.com开元棋牌是个坑_代理开元棋牌的平台_你们怎么看开元棋牌,深度学习,机器学习,神经网络

可思数据-AI,sykv.com智能驾驶,人脸识别,区块链,大数据

其中:(u,v)是特征点的图像坐标,(u0,v0) 光轴中心的图像坐标,(kx ky )是X 轴,Y 轴方向的放大系数,(xc yc zc) 是特征点在摄像机坐标系下坐标,  Mc 是摄像机内参数矩阵。

可思数据sykv.com,sykv.cn

 

可思数据sykv.com

结构光视觉投影成像模型:

可思数据-数据挖掘,智慧医疗,机器视觉,机器人sykv.com

可思数据sykv.com

设结构光在摄像头坐标系的平面方程为: 可思数据-开元棋牌是个坑_代理开元棋牌的平台_你们怎么看开元棋牌资讯平台sykv.com

可思数据sykv.com,sykv.cn

依据激光条纹特征点图像坐标就可以得到其在摄像机坐标系下的三维坐标 可思数据-AI,sykv.com智能驾驶,人脸识别,区块链,大数据

可思数据sykv.com,sykv.cn

相机参数标定: 本文来自可思数据(sykv.com),转载请联系本站及注明出处

  可思数据-开元棋牌是个坑_代理开元棋牌的平台_你们怎么看开元棋牌资讯平台sykv.com

采用张正友提出的基于2D平面棋盘格的摄像机标定方法,利用Matlab摄像头标定工具完成相机参数的标定。 可思数据-www.sykv.cn,sykv.com

  可思数据-AI,sykv.com开元棋牌是个坑_代理开元棋牌的平台_你们怎么看开元棋牌,深度学习,机器学习,神经网络

摄像机标定工具箱主窗口: 可思数据-数据挖掘,智慧医疗,机器视觉,机器人sykv.com

内容来自可思数据sykv.com

用于摄像机标定的棋盘格图像: 可思数据-AI,sykv.com智能驾驶,人脸识别,区块链,大数据

可思数据sykv.com

相关参考文献可以查看张正友的论文: 可思数据sykv.com

  内容来自可思数据sykv.com

Zhang Z. A flexible new technique for camera calibration[J]. IEEE Transactions on pattern analysis and machine intelligence, 2000, 22(11): 1330-1334. 本文来自可思数据(sykv.com),转载请联系本站及注明出处

  可思数据-数据挖掘,智慧医疗,机器视觉,机器人sykv.com

得到摄像机内参数矩阵: 可思数据sykv.com,sykv.cn

可思数据-开元棋牌是个坑_代理开元棋牌的平台_你们怎么看开元棋牌资讯平台sykv.com

结构光平面参数标定: 可思数据sykv.com,sykv.cn

  可思数据-www.sykv.cn,sykv.com

首先,激光器投射结构光平面到平面棋盘格上形成激光条纹,并通过CCD 摄像机采集激光条纹图像。然后,对图像进行处理,提取激光条纹上的两个特征点。控制机器人按照一定的约束进行运动,从一个标定位置移动到另一个位置,从而产生两条不共线的激光条纹,利用上述相同的图像处理方法再次提取激光条纹上的两个特征点。最后,利用结构光平面上的四个点来确定结构光平面方程参数。该方法可以在摄像机参数标定过程中,同时完成结构光平面方程参数的标定。同时,该方法不需要加工高精度的三维标定靶标,也不需要手工测量,标定过程简单实用。 可思数据-AI,sykv.com智能驾驶,人脸识别,区块链,大数据

 

可思数据-AI,sykv.com智能驾驶,人脸识别,区块链,大数据

试验装备:

可思数据sykv.com,sykv.cn

一个六自由度机器人,一个CCD 工业摄像机,一个激光器和一个平面棋盘格靶标。

可思数据-AI,sykv.com开元棋牌是个坑_代理开元棋牌的平台_你们怎么看开元棋牌,深度学习,机器学习,神经网络

结构光平面参数标定系统示意图: 可思数据-开元棋牌是个坑_代理开元棋牌的平台_你们怎么看开元棋牌资讯平台sykv.com

可思数据-开元棋牌是个坑_代理开元棋牌的平台_你们怎么看开元棋牌资讯平台sykv.com

摄像机坐标系位于摄像机中心,而世界坐标系位于平面棋盘格靶标上。一个特征点在摄像机坐标系下坐标与其在世界坐标系下坐标之间的对应关系可以用下式来表达: 可思数据-AI,sykv.com开元棋牌是个坑_代理开元棋牌的平台_你们怎么看开元棋牌,深度学习,机器学习,神经网络

可思数据sykv.com,sykv.cn

标定过程如下: 可思数据-数据挖掘,智慧医疗,机器视觉,机器人sykv.com

(1)图像获取:

可思数据-AI,sykv.com智能驾驶,人脸识别,区块链,大数据

图像的获取是在摄机参数标定过程中同时完成。 首先将棋盘格放在工作台上, 在这个初始位置,利用摄像机采集一幅图,如图 (a) 所示 。保持摄像机和棋盘格的位置姿态不变,打开激光器让条纹投射到棋盘格上, 再采集一幅图像如图 (b) 所示:

可思数据sykv.com

可思数据-开元棋牌是个坑_代理开元棋牌的平台_你们怎么看开元棋牌资讯平台sykv.com

然后改变棋盘格和摄像机的相对位姿,使前后形成的两条激光条纹在空间上不共线,即可确定一个唯一的结构光平面。

可思数据sykv.com,sykv.cn

可思数据sykv.com,sykv.cn

(2)图像处理: 可思数据-AI,sykv.com开元棋牌是个坑_代理开元棋牌的平台_你们怎么看开元棋牌,深度学习,机器学习,神经网络

 

可思数据-AI,sykv.com智能驾驶,人脸识别,区块链,大数据

图像处理的目的是提取激光条纹上特征点的图像坐标。 可思数据sykv.com,sykv.cn

分为图像感兴趣区域(ROI)确定、自适应阈值分割、骨架细化和特征点计算。 本文来自可思数据(sykv.com),转载请联系本站及注明出处

1)图像ROI确定 可思数据-www.sykv.cn,sykv.com

通过观察图像看出,激光条纹大致平行于图像的u 轴,而且激光条纹处像素的灰度值高于图像中其它像素的灰度值,所以图像的ROI 可以通过对每行像素灰度值进行求和得到:

可思数据sykv.com,sykv.cn

可思数据-开元棋牌是个坑_代理开元棋牌的平台_你们怎么看开元棋牌资讯平台sykv.com

2)阈值分割 可思数据-AI,sykv.com智能驾驶,人脸识别,区块链,大数据

阈值分割分为全局阈值分割、局部阈值分割和自适应阈值分割。最常用的自适应阈值分割是Otsu方法,该方法使用统计学的方法确定最优的阈值,适用于一般的图像,但是不太适合于棋盘格上激光条纹的分割。

可思数据-AI,sykv.com智能驾驶,人脸识别,区块链,大数据

  本文来自可思数据(sykv.com),转载请联系本站及注明出处

根据图像中激光条纹的灰度值高于图像中其它像素的灰度值以及激光条纹所在区域比较集中的特点,利用图像ROI 内行像素灰度值之和计算激光条纹的自适应阈值:

可思数据sykv.com

可思数据-www.sykv.cn,sykv.com

3) 骨架细化:

可思数据sykv.com

自适应阈值分割以后的激光条纹具有一定的宽度,直接处理计算量巨大而且精度较低,需要对图像进行骨架细化得到单像素的线。 可思数据-AI,sykv.com智能驾驶,人脸识别,区块链,大数据

采用下面文献中所提出的快速骨架细化方法: 本文来自可思数据(sykv.com),转载请联系本站及注明出处

本文来自可思数据(sykv.com),转载请联系本站及注明出处

该方法通过迭代提取图像骨架,每个迭代过程分为两步,第一步去除东南边缘和西北角的点,第二步去除西北边缘和东南角的点。 内容来自可思数据sykv.com

可思数据-数据挖掘,智慧医疗,机器视觉,机器人sykv.com

Pi分布情况如下:

内容来自可思数据sykv.com

本文来自可思数据(sykv.com),转载请联系本站及注明出处

第二个迭代过程将上述条件的c、d条件更改为: 可思数据sykv.com,sykv.cn

可思数据sykv.com,sykv.cn

4)特征提取:

可思数据-开元棋牌是个坑_代理开元棋牌的平台_你们怎么看开元棋牌资讯平台sykv.com

选取激光条纹中心线上的两个点作为激光条纹的特征点,为了提高激光条纹中心线的提取精度,利用最小二乘法拟合方法对细化后的激光条纹直线进行处理。 可思数据sykv.com,sykv.cn

可思数据-数据挖掘,智慧医疗,机器视觉,机器人sykv.com

激光条纹特征点提取过程如下: 可思数据-数据挖掘,智慧医疗,机器视觉,机器人sykv.com

本文来自可思数据(sykv.com),转载请联系本站及注明出处

标定棋盘格平面内任意一点与法向量关系 可思数据sykv.com,sykv.cn

可思数据-开元棋牌是个坑_代理开元棋牌的平台_你们怎么看开元棋牌资讯平台sykv.com

由上图可知: 可思数据sykv.com

可思数据-AI,sykv.com智能驾驶,人脸识别,区块链,大数据

由特征点的图像坐标Pf 与其在摄像机坐标系下的三维坐标P 之间的关系知: 可思数据sykv.com

可思数据-数据挖掘,智慧医疗,机器视觉,机器人sykv.com

得到棋盘格上任意一点在摄像机坐标系下的zc 坐标

可思数据-www.sykv.cn,sykv.com

可思数据sykv.com,sykv.cn

得到激光条纹特征点在摄像机坐标系下的坐标值

可思数据sykv.com,sykv.cn

本文来自可思数据(sykv.com),转载请联系本站及注明出处

至此,得到四个激光条纹特征点的图像坐标,由上式得四个激光条纹特征点在摄像机坐标系下的坐标,由于三点确定一个平面方程,使用最小二乘法计算结构光平面方程如下:

可思数据-AI,sykv.com开元棋牌是个坑_代理开元棋牌的平台_你们怎么看开元棋牌,深度学习,机器学习,神经网络

可思数据sykv.com

至此,完成结构光平面方程的参数的标定。

可思数据sykv.com

  可思数据-数据挖掘,智慧医疗,机器视觉,机器人sykv.com

参考文献:基于结构光视觉的焊缝识别与跟踪技术研究[D]. 中国科学院自动化研究所. 中国科学院大学. 2019.

可思数据-www.sykv.cn,sykv.com



转发量:

网友评论:

发表评论
请自觉遵守互联网相关的政策法规,严禁发布色情、暴力、反动的言论。
评价:
表情:
用户名: 验证码:点击我更换图片 匿名?
数据标注服务

关于我们   免责声明   广告合作   版权声明   联系方式   原创投稿   网站地图  

Copyright©2005-2019 Sykv.com 可思数据 版权所有    ICP备案:京ICP备14056871号

开元棋牌是个坑_代理开元棋牌的平台_你们怎么看开元棋牌资讯   开元棋牌是个坑_代理开元棋牌的平台_你们怎么看开元棋牌资讯   开元棋牌是个坑_代理开元棋牌的平台_你们怎么看开元棋牌资讯   开元棋牌是个坑_代理开元棋牌的平台_你们怎么看开元棋牌资讯

扫码入群
咨询反馈
扫码关注

微信公众号

返回顶部
关闭