基于雙目立體視覺的工件識(shí)別定位與抓取系統(tǒng)研究.pdf

1、雙目立體視覺是計(jì)算機(jī)視覺領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)內(nèi)容,其原理類似于人的雙眼,它可以獲取場(chǎng)景中物體的深度信息,恢復(fù)出場(chǎng)景中物體的三維信息,被廣泛應(yīng)用于機(jī)器人識(shí)別定位、醫(yī)學(xué)圖像分析、農(nóng)業(yè)、建筑業(yè)等眾多領(lǐng)域,因此,進(jìn)行雙目立體視覺的研究有著重要的理論及實(shí)際意義。本文以雙目立體視覺基本原理為依托,結(jié)合攝像機(jī)標(biāo)定與立體匹配技術(shù),開發(fā)了應(yīng)用于工件識(shí)別定位與抓取的雙目立體視覺系統(tǒng),并設(shè)計(jì)了以TI公司生產(chǎn)的TMS320F2812為主控芯片的三軸抓取平臺(tái)進(jìn)行識(shí)別定

2、位與抓取實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,此系統(tǒng)具有一定的應(yīng)用價(jià)值。主要工作如下:
　　(1)雙目攝像機(jī)標(biāo)定中,建立攝像機(jī)成像模型,并考慮成像過程中相機(jī)畸變的影響,采用張正友兩步法,得到雙目相機(jī)的內(nèi)參數(shù)、外參數(shù)和圖像像素坐標(biāo)系與世界坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換的旋轉(zhuǎn)矩陣與平移向量。
　　(2)特征提取與工件識(shí)別算法研究中,采用 SURF算法進(jìn)行工件特征提取,利用 SURF算法的加速魯棒性特征降低工件圖像特征提取所需時(shí)間,滿足系統(tǒng)實(shí)時(shí)性,同時(shí)通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證 S

3、URF算法在工件圖像具有噪聲干擾時(shí),依然保持穩(wěn)定性;采用基于特征點(diǎn)提取的模板匹配算法對(duì)待抓取工件進(jìn)行自動(dòng)識(shí)別,并通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證工件大小發(fā)生縮放、位置發(fā)生旋轉(zhuǎn)、被遮擋情形下工件識(shí)別的正確性與穩(wěn)定性。
　　(3)工件的立體匹配與三維重建中,由于工件立體匹配時(shí)存在諸多誤匹配點(diǎn),影響立體匹配效果,而且匹配過程中圖像搜索是在2D環(huán)境下進(jìn)行搜索,算法執(zhí)行效率低,所耗費(fèi)時(shí)間長?；诖?本文對(duì)立體匹配算法進(jìn)行了改進(jìn),采用基于相對(duì)歐氏距離與極線約束的

4、立體匹配算法實(shí)現(xiàn)誤匹配點(diǎn)的剔除,該算法在保證立體匹配正確性的同時(shí)大幅度縮小匹配所耗時(shí)間,并通過實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了驗(yàn)證分析;工件位置三維重建中,利用棋盤格標(biāo)準(zhǔn)距離對(duì)三維重建算法的精度進(jìn)行了分析,并進(jìn)行了工件位置的三維重建。
　　(4)設(shè)計(jì)了以 TMS320F2812為主控制器,以步進(jìn)電機(jī)、編碼器、滾珠絲桿、吸盤式電磁鐵為載體,設(shè)計(jì)了工件抓取三軸運(yùn)動(dòng)平臺(tái),并將工件三維重建的位置信息傳給抓取系統(tǒng)進(jìn)行抓取實(shí)驗(yàn),并對(duì)抓取誤差進(jìn)行分析,驗(yàn)證了該系統(tǒng)在