一种基于标志点免标定动态校正的融合投影方法及系统技术方案

本申请涉及装配工程技术领域，尤其涉及一种基于标志点免标定动态校正的融合投影方法及系统

【技术实现步骤摘要】
一种基于标志点免标定动态校正的融合投影方法及系统


[0001]本申请涉及装配工程
，尤其涉及一种基于标志点免标定动态校正的融合投影方法及系统
。

技术介绍

[0002]装配工程是各种工业场景中的重要一环
。
航空航天
、
车辆工程等大型工程中，存在大量的结构件装配任务
。
实现高精度高效率装配是确保这些工程有效开展的必要前提
。
高质量的装配过程往往可以简化后续的工作
。
因此，开展新型智能化装配技术系统研究很有必要，确保结构件低消耗，对于工业场景有着极其重要的意义
。
[0003]目前采用传统装配方法的工厂仍存在装配成本高
、
装配效率低
、
装配误差大等硬性问题亟待解决
。
近年来，现场装配场景的发展备受关注
。
智能化的装配方式也在迅速发展
。
针对实际工业生产中结构件装配难题，研究智能化装配的新方法，通过虚实融合技术直观地指导工人完成装配作业，开创全新的工业化装配方法
。
以智能化装配领域迫切需求的高精度高效率工业结构件装配为导向，基于计算机视觉与硬件搭建设计基于虚实融合的工业结构件辅助装配系统，实现装配技术的升级
。
[0004]现有技术中，可以基于已知相机和投影仪的标定参数，利用相机获取目标标志点的图像坐标系，进而基于目标标志点已知三维数据，计算得到三维点到二维点的变换矩阵，这个过程可以基于
PNP
算法，也可以基于张正友标定参数解算方法
。
获取到变换矩阵后，就可以将目标的感兴趣信息变换到相机坐标系中
。
进而再利用已知的相机与投影仪旋转和平移矩阵，就可以求解出目标的投影仪坐标系坐标
。
这个过程高度依赖投影仪与相机的标定参数，一旦标定参数存在误差，直接导致变换后的投影数据存在偏差
。

技术实现思路

[0005]本申请提供了一种基于标志点免标定动态校正的融合投影方法，能够解决现有技术中针对待装配结构件进行视觉装配向导时过度依赖相机与投影仪的标定参数的问题
。
[0006]本申请的第一个技术方案是一种基于标志点免标定动态校正的融合投影方法，基于相机和投影仪实施，包括：
[0007]S1
：确定待装配结构件，通过相机确定关于待装配结构件处于相机坐标系中的若干个标志点并且相应地确定每个标志点的三维相机坐标；
[0008]S2
：针对若干个标志点进行坐标维度的转换处理，相应地得到处于相机坐标系中的若干个标志点的二维相机坐标；
[0009]S3
：根据标志点的二维相机坐标，针对若干个标志点进行反投影处理，相应地得到处于投影仪坐标系中的若干个标记点；
[0010]S4
：通过相机针对处于投影仪坐标系中的每个标记点进行捕捉处理，相应地得到每个标志点的待校正投影坐标，以及相应地确定每个标志点的二维相机坐标与待校正投影坐标之间的投影偏差；
[0011]确定关于投影偏差的偏差阈值，基于偏差阈值针对投影偏差进行迭代校正，直至二维相机坐标与待校正投影坐标处于重合状态，相应地得到处于投影仪坐标系的若干个标志点的二维投影坐标；
[0012]S5
：针对若干个标志点的三维相机坐标和二维投影坐标进行排序对应处理，相应地得到排序对应关系；基于排序对应关系，确定变换矩阵；
[0013]S6
：确定关于待装配结构件的感兴趣点，基于变换矩阵确定感兴趣点在投影仪坐标系中的二维投影坐标；通过投影仪将二维投影坐标投射到待装配结构件的表面，相应地得到关于待装配结构件的融合增强投影
。
[0014]可选地，所述步骤
S1
包括：
[0015]S11
：确定待装配结构件并且通过相机采集待装配结构件的初始图像；
[0016]S12
：基于初始图像，依次确定关于待装配结构件的维度
、
相应于待装配结构件的维度的标志点数量；
[0017]S13
：基于初始图像，确定若干个标志点的三维相机坐标
。
[0018]可选地，所述步骤
S2
包括：
[0019]S21
：针对初始图像进行预处理，相应地得到涵盖若干个标志点的标志点区域；
[0020]S22
：针对标志点区域中的若干个标志点进行坐标维度的转换处理，相应地得到处于相机坐标系中的若干个标志点的二维相机坐标
。
[0021]可选地，所述步骤
S3
包括：
[0022]S31
：确定关于若干个标志点的预设投影区域；
[0023]S32
：确定可将若干个标志点处于相机坐标系中的三维坐标转换为相应于投影仪坐标系的二维坐标的历史矩阵，基于历史矩阵针对若干个标志点进行反投影处理，相应地得到处于投影仪坐标系中预设投影区域中的若干个标志点；
[0024]S33
：针对若干个标志点进行特殊标志的添加处理，相应地得到处于投影仪坐标系中的包括若干个标志点和特殊标志的标志点投影图案
。
[0025]可选地，所述步骤
S4
包括：
[0026]S41
：通过相机针对标志点投影图案中处于投影仪坐标系中的每个标记点进行捕捉处理，相应地得到每个标志点的待校正投影坐标；
[0027]S42
：确定每个标志点的二维相机坐标与待校正投影坐标之间的投影偏差；
[0028]S43
：针对每个标志点进行投影偏差与偏差阈值的大小比较处理；
[0029]S44
：如果投影偏差较大，针对误差单步补偿值进行调大处理，迭代重复所述步骤
S41
～
S43
，直至二维相机坐标与待校正投影坐标处于重合状态，相应地得到处于投影仪坐标系的若干个标志点的二维投影坐标；
[0030]如果投影偏差较小，针对误差单步补偿值进行调小处理，迭代重复所述步骤
S41
～
S43
，直至二维相机坐标与待校正投影坐标处于重合状态，相应地得到处于投影仪坐标系的若干个标志点的二维投影坐标
。
[0031]可选地，所述步骤
S5
包括：
[0032]S51
：确定若干个标志点的拓扑排序；
[0033]基于拓扑排序，针对若干个标志点的三维相机坐标和二维投影坐标进行排序对应处理，相应地得到排序对应关系；
[0034]S52
：基于排序对应关系，确定用于转换标志点的三维相机坐标转换为二维投影坐标的初始矩阵；
[0035]S53
：确定关于初始矩阵的投影阈值；
[0036]基于初始矩阵以及根据若干个标志点的三维相机坐标本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种基于标志点免标定动态校正的融合投影方法，基于相机和投影仪实施，其特征在于，包括：
S1
：确定待装配结构件，通过相机确定关于待装配结构件处于相机坐标系中的若干个标志点并且相应地确定每个标志点的三维相机坐标；
S2
：针对若干个标志点进行坐标维度的转换处理，相应地得到处于相机坐标系中的若干个标志点的二维相机坐标；
S3
：根据标志点的二维相机坐标，针对若干个标志点进行反投影处理，相应地得到处于投影仪坐标系中的若干个标记点；
S4
：通过相机针对处于投影仪坐标系中的每个标记点进行捕捉处理，相应地得到每个标志点的待校正投影坐标，以及相应地确定每个标志点的二维相机坐标与待校正投影坐标之间的投影偏差；确定关于投影偏差的偏差阈值，基于偏差阈值针对投影偏差进行迭代校正，直至二维相机坐标与待校正投影坐标处于重合状态，相应地得到处于投影仪坐标系的若干个标志点的二维投影坐标；
S5
：针对若干个标志点的三维相机坐标和二维投影坐标进行排序对应处理，相应地得到排序对应关系；基于排序对应关系，确定变换矩阵；
S6
：确定关于待装配结构件的感兴趣点，基于变换矩阵确定感兴趣点在投影仪坐标系中的二维投影坐标；通过投影仪将二维投影坐标投射到待装配结构件的表面，相应地得到关于待装配结构件的融合增强投影
。2.
根据权利要求1所述的基于标志点免标定动态校正的融合投影方法，其特征在于，所述步骤
S1
包括：
S11
：确定待装配结构件并且通过相机采集待装配结构件的初始图像；
S12
：基于初始图像，依次确定关于待装配结构件的维度
、
相应于待装配结构件的维度的标志点数量；
S13
：基于初始图像，确定若干个标志点的三维相机坐标
。3.
根据权利要求1所述的基于标志点免标定动态校正的融合投影方法，其特征在于，所述步骤
S2
包括：
S21
：针对初始图像进行预处理，相应地得到涵盖若干个标志点的标志点区域；
S22
：针对标志点区域中的若干个标志点进行坐标维度的转换处理，相应地得到处于相机坐标系中的若干个标志点的二维相机坐标
。4.
根据权利要求1所述的基于标志点免标定动态校正的融合投影方法，其特征在于，所述步骤
S3
包括：
S31
：确定关于若干个标志点的预设投影区域；
S32
：确定可将若干个标志点处于相机坐标系中的三维坐标转换为相应于投影仪坐标系的二维坐标的历史矩阵，基于历史矩阵针对若干个标志点进行反投影处理，相应地得到处于投影仪坐标系中预设投影区域中的若干个标志点；
S33
：针对若干个标志点进行特殊标志的添加处理，相应地得到处于投影仪坐标系中的包括若干个标志点和特殊标志的标志点投影图案
。5.
根据权利要求4所述的基于标志点免标定动态校正的融合投影方法，其特征在于，所
述步骤
S4
包括：
S41
：通过相机针对标志点投影图案中处于投影仪坐标系中的每个标记点进行捕捉处理，相应地得到每个标志点的待校正投影坐标；
S42
：确定每个标志点的二维相机坐标与待校正投影坐标之间的投影偏差；
S43
：针对每个标志点进行投...

【专利技术属性】
技术研发人员：王宏宇，礼冬雪，黄福龙，王立茹，
申请(专利权)人：沈阳市铁西区宏宇人工智能技术研发工作室，
类型：发明
国别省市：