[发明专利]基于机器人运动参数与特征向量的标记点匹配方法

说明书

本发明公开了一种基于机器人运动参数与特征向量的恢复标记点的三维信息的方法，主要克服了传统定向方法速度慢、柔性差的缺点，同时还能达到匹配率高、准确性高的特点。其实现过程是：(1)对机器人进行手眼标定；(2)利用手眼关系与机器人运动参数，将相机相对位置统一到机器人基坐标系中；(3)实现相机的自动定向；(4)基于特征向量的歧义匹配校正。本发明在机器人运动中恢复三维信息具有重要的应用价值，并适合智能制造中的在线精密测量。

技术领域

本发明属于图像处理技术领域，基于移动摄影测量理论，并提出了一种基于机器人运动参数和特征向量的标记点匹配方法。基于机器人运动参数，实现相机的自动定向。本发明在极线约束匹配的基础上增加了基于特征向量的歧义匹配校正方法，保证了匹配率和匹配的准确性，非常适合智能制造中的在线精密测量。

背景技术

智能制造中为提高产品质量，需对生产部件某些关键部位进行精密测量。移动摄影测量具有非接触、高精度等优点，逐渐被广泛应用于精密工程中。它是移动相机从不同方位对被测物进行成像，通过恢复标记点的三维信息以实现对被测物尺寸、形貌的测量。其中不同图像间的标记点匹配是其中的关键技术。基于极线约束的匹配方法是一种非常有效的方法，其前提是相机定向。

当前用于相机定向的方法主要有四类：(1)通过在被测物表面粘贴编码标记点进行相机定向，但该方法需要繁琐的粘贴和清除标记工作，易损害被测物表面，且会造成粘贴标记部位信息缺失，直接影响测量结果。(2)通过在相邻两次测量的公共视场内布置定向靶标，以之为参考实现相机定向，但该方法测量范围受到极大的限制，灵活性较差。(3)在测量空间内布置控制场，标定出控制点的位置，通过控制点实现相机定向。但需要两次测量中至少有5个公共控制点，对大物件的测量有一定的局限性。(4)在被测物周围布置全局控制点，结合定向靶标与定向相机实现相机定向。但该方法操作繁琐，易造成精度丢失。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的上述不足，并提出了一种基于机器人运动参数的相机自动定向方法，该方法主要克服了传统定向方法速度慢、柔性差的缺点，同时还能达到匹配率高、准确性高的特点。实现本发明目的技术方案，包括下列步骤：

(1)利用相机相对于机器人末端工具位置保持不变，对机器人进行手眼标定；

(2)利用手眼关系与机器人运动参数，将机器人的位置统一到机器人基坐标中；

(3)根据相机坐标系在机器人基坐标系中的位置，对相机自动定向；

(4)采用极线约束匹配实现标记点的匹配；

(5)基于特征向量进行歧义匹配校正。

步骤(2)中，相机安装在机器人末端并随着机器人运动而移动，相机相对于机器人末端工具的位置保持不变；基本思路是控制机器人运动到不同位置，使相机从不同方位对空间中标定参照物进行成像；则

P_c1＝CP_c2 (1)

P_c1＝XP_t1 (2)

P_t1＝DP_t2 (3)

P_c2＝XP_t2 (4)

由式(1)与(4)得

P_c1＝CXP_t2 (5)

由式(2)与(3)得

P_c1＝XDP_t2 (6)

联立(5)与(6)得

CX＝XD (7)