The invention discloses a method for position and attitude monitoring and tracking of moving platform of parallel mechanism based on binocular vision, which collects position and attitude images of circular marking area of moving platform captured by left and right cameras at different angles at the same time, and constructs an edge search model to extract edges of moving platform by means of image recognition and feature extraction technology. Limited multi-point, the least square method and meta-heuristic intelligent algorithm are used to elliptically fit the edge points of the moving platform identification area, and the center pixel coordinates of the moving platform identification area are obtained. Based on the principle of camera imaging, the relationship between the internal and external parameters of the left and right cameras, the pixel coordinates of the center point in the marking area of the moving platform and the world coordinates are deduced, and the real-time three-dimensional coordinates of the center point in the marking area of the moving platform are reconstructed to realize the real-time monitoring and tracking of the position and attitude of the moving platform. The invention has the advantages of high measuring accuracy and reduced error.
【技术实现步骤摘要】
一种基于双目视觉的并联机构动平台位姿监测与跟踪方法
本专利技术涉及位姿监测与跟踪领域,特别是双目视觉的并联机构动平台位姿监测与跟踪方法。
技术介绍
并联机构由定平台、动平台和多个中间支链组成,具有比刚度大、结构紧凑、承载能力强、稳定性好等优点。但并联机构动平台的运动由多个中间支链的运动共同决定,耦合度高,控制也较为复杂,精确测得输出端动平台的位姿对并联机构整体的高性能控制有着重要的意义。传统的测量方法有接触式测量、单目测量、双目单点测量等,其中,接触式测量需要测量设备跟随机构运动,受运动影响较大,同时测量设备势必会改变机构的质量分布而影响机构的正常运行;单目测量利用一台相机识别跟踪机构运动,方向测量中不确定性较大,深度恢复也比较困难;双目单点测量则基于两台相机同时识别机构上单标记点运动,受环境局限,易丢失信息,影响跟踪效果。
技术实现思路
本专利技术目的在于提供一种测量精度高、减小误差的基于双目视觉的并联机构动平台位姿监测与跟踪方法。为实现上述目的,采用了以下技术方案:本专利技术所述方法中包括图像采集设备即高清摄像机、计算机、并联机构,所用并联机构动平台不需是圆形,在动平台中心点所贴的相机标识物须为圆形或椭圆;所述方法包括以下步骤:步骤1,通过双目相机、已知尺寸标定板,基于相机成像原理关系和相机单目标定工具箱,标定左右相机内外参数;步骤2,对并联机构进行图像采集,经特定直线R/G/B分量分布提取、阈值分割、腐蚀处理,提取动平台标识区域;步骤3,简化图像矩阵,建立边缘搜索模型,对动平台标识区域进行边缘搜索,获取边缘点像素坐标值;步骤4,采用最小二乘法和元启发式智 ...
【技术保护点】
1.一种基于双目视觉的并联机构动平台位姿监测与跟踪方法,其特征在于,所述方法中包括图像采集设备即高清摄像机、计算机、并联机构,所用并联机构动平台不需是圆形,在动平台中心点所贴的相机标识物须为圆形或椭圆;所述方法包括以下步骤:步骤1,通过双目相机、已知尺寸标定板,基于相机成像原理关系和相机单目标定工具箱,标定左右相机内外参数;步骤2,对并联机构进行图像采集,经特定直线R/G/B分量分布提取、阈值分割、腐蚀处理,提取动平台标识区域;步骤3,简化图像矩阵,建立边缘搜索模型,对动平台标识区域进行边缘搜索,获取边缘点像素坐标值;步骤4,采用最小二乘法和元启发式智能算法,分别进行边缘点椭圆拟合,求取动平台标识区域中心像素坐标值;步骤5,基于相机成像原理,实现并联机构动平台标识区域中心点三维坐标的重建,进而得到并联机构动平台位姿;步骤6,对动平台的位姿进行实时分析、显示及记录,达到实时监测与跟踪动平台运动状态的目的。
【技术特征摘要】
1.一种基于双目视觉的并联机构动平台位姿监测与跟踪方法,其特征在于,所述方法中包括图像采集设备即高清摄像机、计算机、并联机构,所用并联机构动平台不需是圆形,在动平台中心点所贴的相机标识物须为圆形或椭圆;所述方法包括以下步骤:步骤1,通过双目相机、已知尺寸标定板,基于相机成像原理关系和相机单目标定工具箱,标定左右相机内外参数;步骤2,对并联机构进行图像采集,经特定直线R/G/B分量分布提取、阈值分割、腐蚀处理,提取动平台标识区域;步骤3,简化图像矩阵,建立边缘搜索模型,对动平台标识区域进行边缘搜索,获取边缘点像素坐标值;步骤4,采用最小二乘法和元启发式智能算法,分别进行边缘点椭圆拟合,求取动平台标识区域中心像素坐标值;步骤5,基于相机成像原理,实现并联机构动平台标识区域中心点三维坐标的重建,进而得到并联机构动平台位姿;步骤6,对动平台的位姿进行实时分析、显示及记录,达到实时监测与跟踪动平台运动状态的目的。2.根据权利要求1所述的一种基于双目视觉的并联机构动平台位姿监测与跟踪方法,其特征在于,所述步骤1的具体内容如下:1-1,将左右两个相机固定,并保持相对位置不变,相对位置变化后,需重新标定左右相机内外参数;1-2,用已知尺寸的黑白方格板做标定板,选取左右相机同时拍摄到的标定板不同位姿下的多组图像;1-3,基于张氏标定法,借助已有相机标定工具箱中的单目标定算法,分别得到左、右相机的单目标定结果;1-4,基于单目标定算法深化得到左右相机的立体匹配算法,输出左右相机的内参数和以左相机光点为参照的外参数。3.根据权利要求1所述的一种基于双目视觉的并联机构动平台位姿监测与跟踪方法,其特征在于,所述步骤2的具体内容如下:2-1,根据图像中动平台标识区域的位置,选取穿过标识区域的特定直线,提取该直线...
【专利技术属性】
技术研发人员:侯雨雷,邓云蛟,侯荣伟,周挺,郑东豪,齐晓凤,
申请(专利权)人:燕山大学,
类型:发明
国别省市:河北,13
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