[发明专利]基于单目视觉的传送带上产品实时定位系统和方法

说明书

技术领域

本发明涉及机器视觉定位技术领域，特别是一种基于单目视觉的传送带上产品实时定位方法。

背景技术

基于机器视觉的目标产品的定位技术以光学为基础，融入了图像处理技术、光电子学、计算机技术等现代科学技术。现在，基于机器视觉的目标定位技术主要分为两类，双目视觉结构系统和单目视觉结构系统。运用较为广泛的双目视觉系统精度较高，但系统复杂；与之相比，单目视觉结构系统虽精度不如双目视觉系统，但胜在系统结构简单，因此在工业生产以其低成本，操作简单而也被广泛应用。

在定位过程中，对产品的识别尤为重要，传统的目标识别主要使用特征提取和匹配，但要识别出一个产品，必须知道这个产品在图像中体现出的特征，但在实际成产状态中，产品的特征的种类繁多，选取较为麻烦，而且还有可能这些特征点在平面定位不能作为产品定位点。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种基于单目视觉的传送带上产品实时定位方法，可以克服现有技术中采用特征提取定位方式的不足，实现产品在传送带上的精确定位。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：基于单目视觉的传送带上产品实时定位系统，包括摄像机，在传送带首端上方设有一个摄像机，摄像机与计算机连接。

在静止的传送带的定位区域内放置有标定板。

一种采用上述的基于单目视觉的传送带上产品实时定位系统进行产品定位的方法，包括以下步骤：

一、计算摄像机的内参数，建立世界坐标系得到外参数和基础矩阵；

二、测量出摄像机的在传送带平面上的投影点的世界坐标；

三、根据定位要求，产生一个四边形二值化的图片，作为取景框图片；

四、对图片进行边缘检测，并和取景框图片进行与运算，得到只有产品的边缘的图片；

五、运用行扫描方式，自动分离产品；

六、对图片中单个产品进行列扫描得到产品的下边界；

七、计算出图片中下边界各点的世界坐标，计算出世界坐标系各点沿传送带至投影点的距 离，找出最近的一点和距离，该最近的一点即为定位点和定位距离；

通过以上步骤实现产品实时定位。

优选的方案中，传送带启动前，固定摄像机，在静止的传送带平面上，在要求的定位范围内放置一个标定板，通过摄像机获取多张含有各个角度的标定板清晰成像的图片，运用matlab工具箱toolbox_calib计算得到摄像机的内参数；

并且以选取标定板一个格点为坐标原点O点，建立世界坐标系OXYZ，其中X轴平行于传送带运动方向，Y轴垂直于传送带运动方向，Z轴垂直于传送带平面，在后续过程中保持摄像机的位置不变；

测量出摄像机投影在传送带平面上投影点的世界坐标(X_C,Y_C,0)。

优选的方案中，对摄像机获取的图像分帧处理，分离含有标定板的图片和含有传送带的图片并保存下来，结合第二步中建立的世界坐标系，再次利用matlab工具箱toolbox_calib计算出摄像机外参数和基础矩阵：

优选的方案中，在含有传送带的图片中，确定出一个四边形框，仅使图片中的传送带平面尽可能落在四边形内，记录四边形的四个角的像素坐标，运用matlab中的roipoly函数产生一个四边形二值化的图片，作为取景框图片。

优选的方案中，取走标定板，启动传送带，通过摄像机获取含有产品的图片，进行分帧处理；

利用canny算子，设置合适的阈值对摄像机中含有产品的每一帧图片进行边缘检测，得到含有产品边缘的二值化图片；

处理后的含有产品边缘的二值化图片分别和取景框图片进行与运算，得到只含有产品的边缘的图片。

优选的方案中，运用find函数找出含有产品的边缘的图片中所有白色点的像素坐标(x,y),从而确定出了y的最大值j和最小值i。然后在含有产品的边缘的图片运用find函数以第i-1行为起始点开始向下逐行扫描，第一个扫描到有白点的一行，是第一个产品所在区域的起始行，然后向下继续扫描，直到第k行以及在第k行到第k+5行之间均没有白点时，则k-1是第一个产品所在区域的终止行，第一产品所在区域是第i行到第k-1行；然后以第 k+5行为起始点扫描确定出第二个产品的起始行，终止行和所在区域，依次下去可以逐个确定图片所有产品的区域，最后根据第m(m＝1,2,3...)个区域的起始行和终止行，运用find函数从坐标(x,y)中找出该区域中所有白点的像素坐标，这就是第m个产品所有点像素坐标，通过上述逐行扫描实现自动化分离产品；