【技术实现步骤摘要】
一种基于线结构光的汽车轮胎三维定位方法
本专利技术属于计算机视觉领域,具体的说涉及一种基于线结构光的汽车轮胎三维定位方法。
技术介绍
随着我国经济建设的快速发展,汽车制造业也上了一个新的台阶,各种高、中、低档汽车的产量不断增加,利用机器人代替人工实现轮胎的自动搬运,不仅节约生产成本,提高生产效率,同时提高安全系数,降低工人劳动强度,成为越来越多公司的理想选择。为了实现机器人自动搬运轮胎,需要测量轮胎的位置,然后传递给机器人,引导机械手进行抓取。而结构光测量方法因设备简单、实时性强而受到高度重视,尤其在对测量设备的体积、重量、功耗要求严格的应用场合,结构光测量更体现了其优势。结构光测量方法是一种主动式光学测量技术,其基本原理是通过结构光投射器向被测物体表面投射可控制光点、光条或光面结构,并由图像传感器(例如摄像机)获得图像,然后通过系统几何关系,利用三角原理计算得到物体的三维坐标。根据结构光投射器向被测物体表面投射可控制的光点、光条或光面结构,结构光可分为点结构光、线结构光和面结构光。由于点结构光测量方法需要逐点扫描物体进行测量,随着被测物体的增大,图像摄取和图像处理时间会急剧增加,难以实现实时测量;而面结构光得到三维坐标点数据量很大,计算量也会随之增加,因此,线结构光在工程上的应用更为普遍。由于生产环境恶劣,受噪声污染严重,且轮胎型号各不相同,一般的测量方法的精度很难达到实际要求。
技术实现思路
为解决生产环境内噪声污染严重,轮胎型号不尽相同等情况对测量精度的影响,本专利技术提供一种测量速度快,精度高,鲁棒性强,实时、自动地实现汽车轮胎三维定位方法。本专利技术 ...
【技术保护点】
一种基于线结构光的汽车轮胎三维定位方法,用于实现轮胎位置的测量,其特征在于,包括以下步骤:利用CCD相机采集有结构光的轮胎图像和无结构光的轮胎图像,进而得到只有结构光的图像;对结构光图像进行滤波,抑制图像中的噪声;对滤波后的图像进行边缘检测,提取结构光边缘;对边缘图像进行多次膨胀、腐蚀操作,得到平滑轮廓的图像;在膨胀、腐蚀后的图像中提取水平、垂直结构光曲线段;确定胎冠上的结构光曲线段,进而得到胎冠内圆4个点的图像坐标;将4个点的图像坐标转换为三维空间坐标,并利用几何关系计算轮胎中心的三维坐标。
【技术特征摘要】
1.一种基于线结构光的汽车轮胎三维定位方法,用于实现轮胎位置的测量,其特征在于,包括以下步骤:利用CCD相机采集有结构光的轮胎图像和无结构光的轮胎图像,进而得到只有结构光的图像;对结构光图像进行滤波,抑制图像中的噪声;对滤波后的图像进行边缘检测,提取结构光边缘;对边缘图像进行多次膨胀、腐蚀操作,得到平滑轮廓的图像;在膨胀、腐蚀后的图像中提取水平、垂直结构光曲线段;确定胎冠上的结构光曲线段,进而得到胎冠内圆4个点的图像坐标;将4个点的图像坐标转换为三维空间坐标,并利用几何关系计算轮胎中心的三维坐标。2.根据权利要求1所述的一种基于线结构光的汽车轮胎三维定位方法,其特征在于,所述结构光是两条相互垂直的线结构光。3.根据权利要求1所述的一种基于线结构光的汽车轮胎三维定位方法,其特征在于,所述对结构光图像进行滤波,抑制图像中的噪声,采用高斯滤波方法,具体为:将图像中的每一像素点与高斯内核卷积,将卷积和作为该点的灰度值;对于离散的(2k+1)×(2k+1)维高斯内核矩阵H,其元素计算公式为:其中,i、j为图像的坐标位置,σ为方差,k为预设常数。4.根据权利要求1所述的一种基于线结构光的汽车轮胎三维定位方法,其特征在于,所述对滤波后的图像进行边缘检测,提取结构光边缘,利用canny算子进行结构光边缘提取,包括以下步骤:用一阶偏导的有限差分计算梯度的幅值和方向;对梯度幅值进行非极大值抑制;用双阈值算法检测和连接边缘。5.根据权利要求1所述的一种基于线结构光的汽车轮胎三维定位方法,其特征在于,所述对边缘图像进行膨胀,用于填补物体中小的空洞和狭窄的缝隙,使物体的尺寸增大,具体为:采用向量加法对两个集合进行合并:其中,X表示图像,B表示膨胀结构单元,x为X中的元素,b为B中的元素,p为x膨胀后的元素。6.根据权利要求1所述的一种基于线结构光的汽车轮胎三维定位方法,其特征在于,所述腐蚀用于简化物体的结构,具体为:对集合元素采用向量减法,将两个集合合并:其中,X表示图像,B表示腐蚀结构单元,x为X中的元素,b为B中的元素,p为x腐蚀后的元素。7.根据权利要求5或6所述的一种基于线结构光的汽车轮胎三维定位方法,其特征在于,所述膨胀为两次膨胀,所述腐蚀为两次腐蚀。8.根据权利要求1所述的一种基于线结构光的汽车轮胎三维定位方法,其特征在于,所述在膨胀、腐蚀后的图像中提取水平、垂直结构光曲线段,具体为:首先确定结构光曲线段的起点,然后判断结构光成像的连续性,确定结构光曲线段的终点。9.根据权利要求8所述的一种基于线结构光的汽车轮胎三维定位方法,其特征在于,所述确定结构光曲线段的起点,具体为:如果图像中(x,y)位置处灰度值满足以下条件:f(x,y)=255(5)且该位置处截线段长度T满足以下不等式:T<TransversalMax(6)则(x,y)位置即为结构光曲线段的起点;其中,TransversalMax是预设常数;水平结构光曲线段起点处...
【专利技术属性】
技术研发人员:吴清潇,欧锦军,郝颖明,王爽,张正光,嵇冠群,周静,
申请(专利权)人:中国科学院沈阳自动化研究所,
类型:发明
国别省市:辽宁,21
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