[发明专利]一种基于组合靶标的位姿计算方法、系统、介质及设备

说明书

本发明涉及一种基于组合靶标的位姿计算方法、系统、介质及设备，其中的方法包括：通过固定在机械臂末端执行器上的视觉相机拍摄圆形目标和组合靶标的图像，从图像中提取分别提取圆形目标特征和靶标特征，结合预先标定的圆形目标和靶标的空间位置，计算视觉相机相对于圆形目标的概略位姿，利用最小二乘法对概略位姿进行修正，最后确定机械臂末端执行器相对于圆形目标的位姿。本发明利用组合靶标解算机械臂末端执行器与目标之间的相对位姿关系，可为机械臂与目标之间的运动规划提供精确引导。

技术领域

本发明涉及视觉定位领域，具体涉及一种基于组合靶标的位姿计算方法、系统、介质及设备。

背景技术

地外天体表面采样与返回是世界航天大国探索深空和拓展人类认知外星球和太阳系的重要手段。现有的基于地面遥操作模式实现地外天体采样的过程中，因无法估计机械臂末端与目标之间位姿，导致地面遥操作人员难以有效控制机械臂操作。

发明内容

本发明针对上述技术问题，提供一种基于组合靶标的位姿计算方法、系统、介质及设备。

本发明解决上述问题的技术方案：一种基于组合靶标的位姿计算方法，包括：

通过固定在机械臂末端执行器上的视觉相机拍摄圆形目标、圆形靶标和棋盘格靶标的图像；

从所述图像中分别确定所述圆形目标的第一中心点和所述圆形靶标的第二中心点在图像坐标系下的第一坐标和第二坐标；

根据所述第一坐标和获取到的所述第二中心点在世界坐标系下的第四坐标，建立所述第二坐标和第四坐标的对应关系；

根据所述对应关系，计算所述视觉相机相对于所述圆形目标的第一位姿；

根据所述第一位姿和获取到的所述棋盘格靶标的控制点在世界坐标系下的第五坐标，按照透视投影原理，分别确定所述第二中心点和控制点在图像坐标系下的第六坐标和第七坐标；

从所述图像中确定所述控制点在图像坐标系下的第三坐标；

计算所述第二坐标和第六坐标、以及第三坐标和第七坐标之间的偏移误差，并根据所述偏移误差，利用最小二乘法对所述第一位姿进行修正；

根据所述经过修正的第一位姿和机械臂手眼标定关系，确定所述机械臂末端执行器相对于所述圆形目标的第二位姿。

本发明还提供一种基于组合靶标的位姿计算系统，包括：

图像采集模块，用于通过固定在机械臂末端执行器上的视觉相机拍摄圆形目标、圆形靶标和棋盘格靶标的图像；

第一坐标计算模块，用于从所述图像中分别确定所述圆形目标的第一中心点、所述圆形靶标的第二中心点和所述棋盘格靶标的控制点在图像坐标系下的第一坐标、第二坐标和第三坐标；

关系建立模块，用于根据所述第一坐标和获取到的所述第二中心点在世界坐标系下的第四坐标，建立所述第二坐标和第四坐标的对应关系；

第一位姿计算模块，用于根据所述对应关系，计算所述视觉相机相对于所述圆形目标的第一位姿；

第二坐标计算模块，用于根据所述第一位姿和获取到的所述棋盘格靶标的控制点在世界坐标系下的第五坐标，按照透视投影原理，分别确定所述第二中心点和控制点在图像坐标系下的第六坐标和第七坐标；

位姿修正模块，用于计算所述第二坐标和第六坐标、以及第三坐标和第七坐标之间的偏移误差，并根据所述偏移误差，利用最小二乘法对所述第一位姿进行修正；

第二位姿计算模块，用于根据所述经过修正的第一位姿和机械臂手眼标定关系，确定所述机械臂末端执行器相对于所述圆形目标的第二位姿。

本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，包括指令，当所述指令在计算机上运行时，使所述计算机执行上述方法。