一种服装吊挂系统中衣架的定位方法技术方案

本发明专利技术公开了一种服装吊挂系统中衣架的定位方法，采用Faugeras的摄像机参数求解方法，求解摄像机内外参数，该算法过程简洁易理解。给出了一种求取匹配点集最小外接矩形的方法来计算服装吊挂系统的衣架及其指夹的图像坐标。根据局部特征匹配算法得到吊挂衣架图像匹配点集，使用Graham算法计算匹配点集的凸包，求解凸包最小外接矩形，结合实际中指夹之间距离的比值计算指夹的图像坐标。根据摄像机的各项参数，达到了定位服装吊挂系统衣架及其指夹三维坐标的目的。本发明专利技术一种定位服装吊挂系统衣架的方法能应用视觉快速、准确定位服装吊挂系统的衣架。

【技术实现步骤摘要】
一种服装吊挂系统中衣架的定位方法
本专利技术属于机器视觉
，具体涉及一种服装吊挂系统中衣架的定位方法。
技术介绍
服装吊挂系统的出现大大增加了服装生产的效率，但是，服装吊挂系统在挂片站位、车缝站位、整烫站位、质检站位等操作站均需要人工完成相关工序。其中，将衣服裁片挂在衣架上的工作主要由人工完成，其成本较高，长时间的工作极大枯燥，且随着工作时间的延长及人主观因素的影响，工人的挂片效率不断降低，智能挂片技术的研究有重要的作用和意义。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种服装吊挂系统中衣架的定位方法，解决了现有技术中无法精确定位衣架中各指夹空间中三维位置的问题。本专利技术所采用的技术方案是，用摄像机获取服装吊挂系统衣架的图像，通过图像处理和双目视觉技术完成对服装吊挂系统衣架中各个指夹的三维位置的计算，具体按照以下步骤实施：步骤1、将摄像机装置安装在正对衣架的位置，调节摄像机装置，使衣架位于摄像机装置的视场范围内；步骤2、将棋盘格标定板放置在摄像机装置的视场中，测定标定板上各角点的世界坐标，将各角点的世界坐标转换成图像坐标，计算得到摄像机装置的内参数和外参数；步骤3、使用摄像机装置采集吊挂系统的衣架图像信号，输送给PC机；步骤4、PC机对步骤3中获得的衣架图像信号进行处理，得到吊挂系统衣架上每一个指夹的图像坐标；步骤5、根据步骤2中所得的摄像机装置的内参数、外参数和步骤4中所得的每一个指夹图像坐标，计算出每一个指夹的空间坐标，即得到衣架的三维定位位置。本专利技术的特点还在于，步骤2中给出的摄像机装置内参数和外参数求解方法，具体为：步骤2.1、将棋盘格标定板放置在摄像机装置的视场中，记录下标定板上棋盘格各个角点的世界坐标；步骤2.2、利用获取的棋盘格各个角点的世界坐标计算棋盘格标定板中各角点的图像坐标；步骤2.3、根据步骤2.1与步骤2.2获得的同一角点的世界坐标和图像坐标后，用Faugeras的标定方法求解摄像机装置的内参数和外参数，具体为：根据世界坐标系、摄像机坐标系和图像坐标系之间的关系，像点和物点的成像关系如下：式中，zc为衣架上具体每一个物点在摄像机坐标系下的Z轴坐标，(u,v)为实际点的图像像素坐标，κ和λ分别为图像物理坐标系X轴和Y轴相对于图像像素坐标系X轴和Y轴的尺度因子，(u0,v0)为摄像机主点的图像像素坐标，(nx,ny,nz)为世界坐标系Xw轴在摄像机坐标系中的投影，同理(ox,oy,oz)和(ax,ay,az)分别为世界坐标系Yw轴和Zw轴在摄像机坐标系下的投影，(tx,ty,tz)为摄像机坐标系原点与世界坐标系原点构成的向量，(xw,yw,zw)为物点在世界坐标系下的坐标，M为像点与物点的最终关系矩阵，是一个3×4的矩阵，其元素表示为(2)式形式：m11表示世界坐标系X轴在图像像素坐标系X轴上的夹角余弦值，m21表示世界坐标系X轴在图像像素坐标系Y轴上的夹角余弦值，m31表示世界坐标系X轴在图像像素坐标系Z轴上夹角余弦值；同理，m12，m22，m32分别表示世界坐标系Y轴在图像像素坐标系X轴、Y轴以及Z轴上的夹角余弦值；m13，m23，m33分别表示世界坐标系Z轴在图像像素坐标系X轴、Y轴以及Z轴上的夹角余弦值；m14，m24，m34分别表示世界坐标系原点在图像像素坐标系的X轴、Y轴以及Z轴投影，因为图像像素坐标系是二维的，m34实际上是zc，即摄像机坐标系原点在世界坐标系中Z轴的坐标，将(2)中的M改写成如下形式：式中，为摄像机外参矩阵，即(1)中所述是M1、M2、M3、R1、R2、R3的转置矩阵，在M矩阵中分解并求解出摄像机的内参数和外参数如式(7)所示：内参外参至此，摄像机的内参数和外参数标定完成。步骤4计算吊挂系统衣架指夹图像坐标，具体为：步骤4.1、用SIFT算法对吊挂系统衣架进行特征匹配，得到匹配点集；步骤4.2、用Graham扫描算法求取步骤4.1中匹配点集的凸包；步骤4.3、迭代求得步骤4.2所得凸包的最小外接矩形；步骤4.4、实际中指夹之间距离的比值是一个固定值，则按照此比例结合步骤4.3中所得的最小外接矩形得到指夹图像坐标。步骤5计算吊挂系统衣架指夹三维坐标，具体为：根据摄像机装置标定结果，解出世界坐标系和摄像机的图像像素坐标系的关系，其中像点和物点的成像关系如下：根据公式(8)解出第一摄像机和第二摄像机的图像像素坐标系与世界坐标系之间的关系，则衣架指夹像素坐标和衣架指夹在世界坐标系下的坐标的关系表示为式中：zcl和zcr分别表示衣架指夹上的物点在第一摄像机、第二摄像机坐标系下的Z轴坐标，(upl,vpl)和(upr,vpr)分别表示衣架指夹上的物点在第一摄像机、第二摄像机图像像素坐标系下的坐标，(px,py,pz)表示衣架指夹上的物点在世界坐标系下的三维坐标；由式(9)和式(10)解得式(11)，其中，l11表示第一摄像机世界坐标系X轴在图像像素坐标系X轴上的夹角余弦值，l21表示第一摄像机世界坐标系X轴在图像像素坐标系Y轴上的夹角余弦值，l31表示第一摄像机世界坐标系X轴在图像像素坐标系Z轴上夹角余弦值；同理，l12，l22，l32分别表示第一摄像机世界坐标系Y轴在图像像素坐标系X轴、Y轴以及Z轴上的夹角余弦值；l13，l23，l33分别表示第一摄像机世界坐标系Z轴在图像像素坐标系X轴、Y轴以及Z轴上的夹角余弦值；l14，l24，l34分别表示第一摄像机世界坐标系原点在图像像素坐标系的X轴、Y轴以及Z轴投影；r11表示第二摄像机世界坐标系X轴在图像像素坐标系X轴上的夹角余弦值，r21表示第二摄像机世界坐标系X轴在图像像素坐标系Y轴上的夹角余弦值，r31表示第二摄像机世界坐标系X轴在图像像素坐标系Z轴上夹角余弦值；同理，r12，r22，r32分别表示第二摄像机世界坐标系Y轴在图像像素坐标系X轴、Y轴以及Z轴上的夹角余弦值；r13，r23，r33分别表示第二摄像机世界坐标系Z轴在图像像素坐标系X轴、Y轴以及Z轴上的夹角余弦值；r14，r24，r34分别表示第二摄像机世界坐标系原点在图像像素坐标系的X轴、Y轴以及Z轴投影；用最小二乘法解式(11)，即可获取衣架指夹上的物点在世界坐标系下的三维坐标(px,py,pz)，即得到衣架的三维定位位置。本专利技术的有益效果是：①本专利技术一种服装吊挂系统中衣架的定位方法，在求解摄像机内外参数时，计算简洁，便于实现；②本专利技术一种服装吊挂系统中衣架的定位方法，能够准确定位吊挂系统衣架；③本专利技术一种服装吊挂系统中衣架的定位方法，有助于服装自动化生产系统开发的研制，为纺织行业自动化进程做出了一定贡献；本方法根据摄像机拍摄的衣架图像，精确求解出衣架中各个指夹的空间中三维位置，为自动地将服装裁片悬挂到衣架上提供了基础。附图说明图1是本专利技术一种服装吊挂系统中衣架的定位方法的流程图；图2是本专利技术一种服装吊挂系统中衣架的定位方法中物点和像点的关系图；图3是本专利技术一种服装吊挂系统中衣架的定位方法中衣架图；图4是本专利技术一种服装吊挂系统中衣架的定位方法中非平行双目视觉模型图。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式对本专利技术进行详细说明。本专利技术一种服装吊挂系统中衣架的定位方法，具体流程图如图1所示，按照以下步骤实施：步骤1、将第一、第二两个摄像机分别安装在服本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种服装吊挂系统中衣架的定位方法，其特征在于，具体按照以下步骤实施：步骤1、将摄像机装置安装在正对衣架的位置，调节摄像机装置，使衣架位于摄像机装置的视场范围内；步骤2、将棋盘格标定板放置在摄像机装置的视场中，测定标定板上各角点的世界坐标，将各角点的世界坐标转换成图像坐标，计算得到摄像机装置的内参数和外参数；步骤3、使用摄像机装置采集吊挂系统的衣架图像信号，输送给PC机；步骤4、PC机对步骤3中获得的衣架图像信号进行处理，得到吊挂系统衣架上每一个指夹的图像坐标；步骤5、根据步骤2中所得的摄像机装置的内参数、外参数和步骤4中所得的每一个指夹图像坐标，计算出每一个指夹的空间坐标，即得到衣架的三维定位位置。

【技术特征摘要】
1.一种服装吊挂系统中衣架的定位方法，其特征在于，具体按照以下步骤实施：步骤1、将摄像机装置安装在正对衣架的位置，调节摄像机装置，使衣架位于摄像机装置的视场范围内；步骤2、将棋盘格标定板放置在摄像机装置的视场中，测定标定板上各角点的世界坐标，将各角点的世界坐标转换成图像坐标，计算得到摄像机装置的内参数和外参数；步骤3、使用摄像机装置采集吊挂系统的衣架图像信号，输送给PC机；步骤4、PC机对步骤3中获得的衣架图像信号进行处理，得到吊挂系统衣架上每一个指夹的图像坐标；步骤5、根据步骤2中所得的摄像机装置的内参数、外参数和步骤4中所得的每一个指夹图像坐标，计算出每一个指夹的空间坐标，即得到衣架的三维定位位置。2.根据权利要求1所述的一种服装吊挂系统中衣架的定位方法，其特征还在于，所述摄像机装置包括第一摄像机和第二摄像机。3.根据权利要求2所述的一种服装吊挂系统中衣架的定位方法，其特征还在于，步骤2中给出的摄像机装置内参数和外参数求解方法，具体为：步骤2.1、将棋盘格标定板放置在摄像机装置的视场中，记录下标定板上棋盘格各个角点的世界坐标；步骤2.2、利用获取的棋盘格各个角点的世界坐标计算棋盘格标定板中各角点的图像坐标；步骤2.3、根据步骤2.1与步骤2.2获得的同一角点的世界坐标和图像坐标后，用Faugeras的标定方法求解摄像机装置的内外参数，具体为：根据世界坐标系、摄像机坐标系和图像坐标系之间的关系，像点和物点的成像关系如下：式中，zc为衣架上具体每一个物点在摄像机坐标系下的Z轴坐标，(u,v)为实际点的图像像素坐标，κ和λ分别为图像物理坐标系X轴和Y轴相对于图像像素坐标系X轴和Y轴的尺度因子，(u0,v0)为摄像机主点的图像像素坐标，(nx,ny,nz)为世界坐标系Xw轴在摄像机坐标系中的投影，同理(ox,oy,oz)和(ax,ay,az)分别为世界坐标系Yw轴和Zw轴在摄像机坐标系下的投影，(tx,ty,tz)为摄像机坐标系原点与世界坐标系原点构成的向量，(xw,yw,zw)为物点在世界坐标系下的坐标，M为像点与物点的最终关系矩阵，是一个3×4的矩阵，其元素表示为(2)式形式：m11表示世界坐标系X轴在图像像素坐标系X轴上的夹角余弦值，m21表示世界坐标系X轴在图像像素坐标系Y轴上的夹角余弦值，m31表示世界坐标系X轴在图像像素坐标系Z轴上夹角余弦值；同理，m12，m22，m32分别表示世界坐标系Y轴在图像像素坐标系X轴、Y轴以及Z轴上的夹角余弦值；m13，m23，m33分别表示世界坐标系Z轴在图像像素坐标系X轴、Y轴以及Z轴上的夹角余弦值；m14，m24，m34分别表示世界坐标系原点在图像像素坐标系的X轴、Y轴以及Z轴投影，因为图像像素坐标系是二维的，m34实际上是zc，即摄像机坐标系原点在世界坐标系中Z轴的坐标，将(2)中的M改写成如下形式：式中，为摄像机外参矩...

【专利技术属性】
技术研发人员：王晓华，平丽华，张蕾，董煜文，
申请(专利权)人：西安工程大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61