机器人激光视觉三维测量方法技术

本发明专利技术提供一种机器人激光视觉三维测量方法，包括如下步骤：使用相机获取被测物体图像，通过遗传算法与Hausdorff距离相结合的图像匹配方法找到相机获取图像中被测量物体的位置信息，再移动机器人使激光打到被测物体上，读取相机图像中激光的信息，最后利用三角测量的原理来测量物体的三维信息。本发明专利技术具有结构简单、准确性高、成本低、易于操作等优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及工业机器人
，尤其涉及一种机器人激光视觉三维测量方法。
技术介绍
目前普遍采用双目立体视觉的方法来获取被测物体的三维信息。该方法是寻找图像中被测物体对应的匹配点，进行双目视觉立体匹配。最后用立体匹配和摄像机标定的结果进行三维重建，获得被测量物体在机器坐标系下的三维信息。但是受环境及被测物体本身特点所影响，往往无法得到被测物体的对应匹配点或得到错匹配点，从而导致得到错误的三维信息。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术提供一种准确性高的视觉三维测量方法。本专利技术的技术方案为：一种机器人激光视觉三维测量方法，包括以下步骤：步骤一，使用相机获取被测物体图像；步骤二，利用遗传算法与Hausdorff距离相结合的图像匹配方法找到相机获取图像中被测量物体的位置信息；步骤三，使用激光：移动机器人使激光打到被测物体上，读取相机图像中激光的信息；步骤四，利用三角测量的原理测量物体的三维信息。结合步骤一、二、三得到的信息并利用三角测量的原理来测量物体的三维信息。具体的，使用激光和相机获取被测物体的三维信息时，激光和相机之间关系的标定方法如下：设世界坐标系原点到相机坐标系原点的距离为l，相机焦距为f和激光面与相机光轴的夹角为α；将标定板置于平台上，使CCD的像素行和像素列分别平行与标定板的X轴，Y轴；调整机器人Z轴方向，使得激光中心位置位于CCD像平面的中心处，设当前位置为机器人基础位置并记下当前机器人Z轴坐标值和像素坐标x；单步沿机器人Z轴正方向移动，每走一步记下当前位置的Z轴坐标值和像素坐标x，直到CCD中看不到激光为止；使机器人回到基础位置沿机器人Z轴负方向移动，每走一步记下当前位置的Z轴坐标值和像素坐标x，直到CCD中看不到激光为止；控制机器人Z轴移动标记为ΔZ，则相机图像中激光中心平均位置偏离设为Δx，则：记录下的整个像平面的像素坐标x和深度坐标Zw的对应关系由式：得令c1＝f·tanα/l；c2＝1/l得：采用最小二乘法可得方程组Z＝XC，其中：则最小二乘法解为：C＝X+Z即可求出Ow与Oc的距离l和相机焦距f。设世界坐标系为Ow-XwYwZw，相机坐标系为Oc-XcYcZc世界坐标系与相机坐标系有如下关系：由于物与像存在比例对应关系，则有下列等式：Xw＝Zwtanα可得到方程：即得到被测物体所在世界坐标系的三维信息(Xw,Yw,Zw)。遗传算法与Hausdorff距离结合的匹配方法：设图像匹配的适应度函数是公式中H(A,B)是模板点集A与图象中将要匹配的的点集B之间的Hausdorff距离，tx，ty分别表示的是模板在图像中移动的距离，s和a分别为匹配过程中模板的尺度和旋转因子，(tx,ty,s,a)构成了参数空间中的将要寻找的参数，在公式中当H(A,B)的值为0时f(tx,ty,s,a)将达到最大值1，当适应度大于所设定的适应度阈值P时，此时的(tx,ty,s,a)参数为被测物的位置信息。本专利技术的有益效果为：本专利技术结构简单、准确性高、成本低、易于操作，通过遗传算法与Hausdorff距离相结合的图像匹配方法找到相机获取图像中被测量物体的位置信息，再移动机器人使激光打到被测物体上，通过读取相机图像中激光的信息，再利用三角测量的原理来测量物体的三维信息。附图说明图1为本专利技术的匹配方法流程图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的具体实施方式作进一步说明：一种机器人激光视觉三维测量方法，包括以下步骤：步骤一，使用相机获取被测物体图像；步骤二，利用遗传算法与Hausdorff距离相结合的图像匹配方法找到相机获取图像中被测量物体的位置信息；步骤三，移动机器人使激光打到被测物体上，通过读取相机图像中激光的信息；步骤四，通过步骤一、二、三得到的信息并利用三角测量的原理来测量物体的三维信息。如图1所示：匹配部分采用的是遗传算法与Hausdorff距离结合的匹配方法。Hausdorff距离是一种极大极小距离，它主要用于测量两个点集的匹配程度。Hausdorff距离不需建立点点之间的对应，只需计算两点集之间的最大距离即可，且受物体平移、旋转、缩放等变换的影响较小。对于两个目标点集A＝{a1,a2,...an本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种机器人激光视觉三维测量方法，其特征在于：机器人激光视觉三维测量方法包括以下步骤：步骤一，使用相机获取被测物体图像；步骤二，利用遗传算法与Hausdorff距离相结合的图像匹配方法找到相机获取图像中被测量物体的位置信息；步骤三，使用激光：移动机器人使激光打到被测物体上，读取相机图像中激光的信息；步骤四，利用三角测量的原理测量物体的三维信息。

【技术特征摘要】
1.一种机器人激光视觉三维测量方法，其特征在于：机器人激光视觉三维测量方法包括以下步骤：步骤一，使用相机获取被测物体图像；步骤二，利用遗传算法与Hausdorff距离相结合的图像匹配方法找到相机获取图像中被测量物体的位置信息；步骤三，使用激光：移动机器人使激光打到被测物体上，读取相机图像中激光的信息；步骤四，利用三角测量的原理测量物体的三维信息。2.根据权利要求1所述的机器人激光视觉三维测量方法，其特征在于：激光和相机之间关系的标定方法如下：设世界坐标系原点到相机坐标系原点的距离为l，相机焦距为f和激光面与相机光轴的夹角为α；将标定板置于平台上，使CCD的像素行和像素列分别平行与标定板的X轴，Y轴；调整机器人Z轴方向，使得激光中心位置位于CCD像平面的中心处，设当前位置为机器人基础位置并记下当前机器人Z轴坐标值和像素坐标x；单步沿机器人Z轴正方向移动，每走一步记下当前位置的Z轴坐标值和像素坐标x，直到CCD中看不到激光为止；使机器人回到基础位置沿机器人Z轴负方向移动，每走一步记下当前位置的Z轴坐标值和像素坐标x，直到CCD中看不到激光为止；控制机器人Z轴移动标记为ΔZ，则相机图像中激光中心平均位置偏离设为Δx，则：tanα=xZw=ΔxΔZ]]>记录下的整个像平面的像素坐标x和深度坐标Zw的对应关系由式：Zw=xlx+f·tanα]]>得1Zw=f·tanαl(1x)+1l]]>令c1＝f·tanα/l；c2＝1/l得：1Zw=c1x+c2]]>采用最小二乘法可得方程组Z＝XC，其中：X=1/x1...

【专利技术属性】
技术研发人员：曲道奎，徐方，王宏玉，李邦宇，杨奇峰，潘鑫，
申请(专利权)人：沈阳新松机器人自动化股份有限公司，
类型：发明
国别省市：辽宁;21