專(zhuān)利名稱(chēng)：基于雙目顯微立體視覺(jué)的零件精確定位方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于計(jì)算機(jī)視覺(jué)測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種基于雙目顯微立體視覺(jué)的精密零件的精確定位方法。
背景技術(shù)：
雙目立體視覺(jué)技術(shù)通過(guò)模擬人類(lèi)雙眼的處理方式，具有獲取待測(cè)物體深度信息的能力，進(jìn)而能夠獲得被測(cè)物體的空間位置信息，同時(shí)又具有無(wú)損測(cè)量及實(shí)時(shí)測(cè)量的優(yōu)點(diǎn)，在各行各業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用。雙目顯微立體視覺(jué)技術(shù)是建立在雙目立體視覺(jué)技術(shù)和體式顯微鏡技術(shù)之上的，通過(guò)左右兩個(gè)CCD攝像機(jī)分別捕捉立體顯微鏡兩條光路的圖像，通過(guò)捕捉的圖像存在同雙目視覺(jué)測(cè)量時(shí)類(lèi)似的角度差，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)目標(biāo)的三維測(cè)量。雙目顯微立體視覺(jué)技術(shù)在保證非接觸性、實(shí)時(shí)性等優(yōu)點(diǎn)的同時(shí)能夠精確地獲得目標(biāo)點(diǎn)的空間位置信息。其可應(yīng)用于三維高精度伺服控制、高精度空間定位以及高精度三維測(cè)量等方面。零件的加工定位精度直接影響著零件的加工精度，而對(duì)于精密零件定位精度有可能直接影響加工零件是否可用，同時(shí)針對(duì)精密超精密零件的加工定位往往要求非接觸的特點(diǎn)，基于雙目顯微立體視覺(jué)的精密零件的精確定位方法應(yīng)運(yùn)而生。重慶大學(xué)的湯寶平等人申請(qǐng)的發(fā)明專(zhuān)利CN102567989A“基于雙目立體視覺(jué)的空間定位方法”針對(duì)空間定位存在的攝像機(jī)標(biāo)定過(guò)程繁瑣、定位精度不高問(wèn)題提出了一種新的基于雙目立體視覺(jué)的空間定位方法，該方法通過(guò)對(duì)攝像機(jī)進(jìn)行標(biāo)定求得攝像機(jī)的單應(yīng)性矩陣和畸變系數(shù)，再通過(guò)標(biāo)定結(jié)果獲得目標(biāo)點(diǎn)的理論坐標(biāo)，最后結(jié)合目標(biāo)點(diǎn)的實(shí)際坐標(biāo)計(jì)算出目標(biāo)點(diǎn)的空間坐標(biāo)。然而，由于雙目顯微立體視覺(jué)系統(tǒng)具有更加復(fù)雜的光路，焦深小，畸變因素較多，視場(chǎng)窄，而目前廣泛采用的攝像機(jī)標(biāo)定方法都是建立在大視場(chǎng)下實(shí)現(xiàn)的，因此上述方法并不能解決基于雙目顯微立體視覺(jué)的精密零件的精確定位。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)難題是克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，發(fā)明一種基于雙目顯微立體視覺(jué)的精密零件的精確定位方法，解決由于待測(cè)目標(biāo)區(qū)域小、定位精度要求高、非接觸等問(wèn)題所產(chǎn)生的測(cè)量難題。采用基于雙目顯微立體視覺(jué)來(lái)實(shí)現(xiàn)精密零件的精確定位，拓寬了傳統(tǒng)的基于雙目立體視覺(jué)的空間定位方法的應(yīng)用范圍，并提高了測(cè)量的精度，解決了待測(cè)零件區(qū)域小，定位精度要求高，難以測(cè)量的問(wèn)題。本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是基于雙目顯微立體視覺(jué)的精密零件的精確定位方法，其特征是，采用雙目顯微立體視覺(jué)系統(tǒng)，利用左右兩個(gè)CCD攝像機(jī)2、2’采集被測(cè)零件4的圖像位置信息，立體顯微鏡3將被測(cè)零件4上的待測(cè)區(qū)域6的圖像位置信息進(jìn)行放大；放大后的圖像經(jīng)過(guò)圖像采集卡傳到工業(yè)控制計(jì)算機(jī)9內(nèi)，采用精度較高的棋盤(pán)格標(biāo)定板對(duì)左右兩個(gè)CCD攝像機(jī)進(jìn)行標(biāo)定；采用Harris角點(diǎn)檢測(cè)算法及亞像素提取算法進(jìn)行待測(cè)特征點(diǎn)的提取；將提取后的待測(cè)特征點(diǎn)進(jìn)行初匹配和匹配點(diǎn)對(duì)的校正；將已經(jīng)匹配好的特征點(diǎn)圖像坐標(biāo)輸入到標(biāo)定好的系統(tǒng)中得到特征點(diǎn)的空間實(shí)際坐標(biāo)；測(cè)量方法的具體步驟如下:
( I)左右兩個(gè)(XD攝像機(jī)的標(biāo)定左右兩個(gè)(XD攝像機(jī)的標(biāo)定包括攝像機(jī)內(nèi)參數(shù)和攝像機(jī)外參數(shù)；攝像機(jī)內(nèi)參數(shù)包括尺度因子α、β，主點(diǎn)坐標(biāo)U(l，Vtl，以及垂直因子Y ;在標(biāo)定過(guò)程中，需要先得到攝像機(jī)的五個(gè)內(nèi)參數(shù)，在求得內(nèi)參數(shù)矩陣的基礎(chǔ)上，求解攝像機(jī)外參數(shù)矩陣；尺度因子是空間點(diǎn)在經(jīng)過(guò)平移旋轉(zhuǎn)變換之后，它在攝像機(jī)坐標(biāo)系中的坐標(biāo)與它在圖像坐標(biāo)系中的坐標(biāo)的尺度關(guān)系，本發(fā)明對(duì)尺度因子的標(biāo)定采用張氏攝像機(jī)標(biāo)定法；根據(jù)攝像機(jī)的針孔模型可建立圖像坐標(biāo)系與世界坐標(biāo)系的關(guān)系公式為:
權(quán)利要求
1.一種基于雙目顯微立體視覺(jué)的零件精確定位方法，其特征是，采用雙目顯微立體視覺(jué)系統(tǒng)，利用左右兩個(gè)CXD攝像機(jī)(2、2’)采集被測(cè)零件(4)的圖像位置信息，立體顯微鏡(3)將被測(cè)零件(4)上的待測(cè)區(qū)域(6)的圖像位置信息進(jìn)行放大；放大后的圖像經(jīng)過(guò)圖像采集卡傳到工業(yè)控制計(jì)算機(jī)(9)內(nèi)，采用精度較高的棋盤(pán)格標(biāo)定板對(duì)左右兩個(gè)CCD攝像機(jī)進(jìn)行標(biāo)定；采用Harris角點(diǎn)檢測(cè)算法及亞像素提取算法進(jìn)行待測(cè)特征點(diǎn)的提?。粚⑻崛『蟮拇郎y(cè)特征點(diǎn)進(jìn)行初匹配和匹配點(diǎn)對(duì)的校正；將已經(jīng)匹配好的特征點(diǎn)圖像坐標(biāo)輸入到標(biāo)定好的系統(tǒng)中得到特征點(diǎn)的空間實(shí)際坐標(biāo)；測(cè)量方法的具體步驟如下: (I)左右兩個(gè)CXD攝像機(jī)的標(biāo)定 左右兩個(gè)CCD攝像機(jī)的標(biāo)定包括攝像機(jī)內(nèi)參數(shù)和攝像機(jī)外參數(shù)；攝像機(jī)內(nèi)參數(shù)包括尺度因子α、β，主點(diǎn)坐標(biāo)u0,u1，以及垂直因子Y ;在標(biāo)定過(guò)程中，需要先得到攝像機(jī)的五個(gè)內(nèi)參數(shù)，在求得內(nèi)參數(shù)矩陣的基礎(chǔ)上，求解攝像機(jī)外參數(shù)矩陣；尺度因子是空間點(diǎn)在經(jīng)過(guò)平移旋轉(zhuǎn)變換之后，它在攝像機(jī)坐標(biāo)系中的坐標(biāo)與它在圖像坐標(biāo)系中的坐標(biāo)的尺度關(guān)系，本發(fā)明對(duì)尺度因子的標(biāo)定采用張氏攝像機(jī)標(biāo)定法；根據(jù)攝像機(jī)的針孔模型可建立圖像坐標(biāo)系與世界坐標(biāo)系的關(guān)系公式為:
全文摘要
本發(fā)明基于雙目顯微立體視覺(jué)的零件精確定位方法屬于計(jì)算機(jī)視覺(jué)測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種基于雙目顯微立體視覺(jué)的精密零件的精確定位方法。采用雙目顯微立體視覺(jué)系統(tǒng)，利用兩個(gè)CCD攝像機(jī)采集被測(cè)零件的圖像，立體顯微鏡將被測(cè)零件上的待測(cè)區(qū)域的圖像信息放大；采用棋盤(pán)格標(biāo)定板對(duì)兩個(gè)CCD攝像機(jī)進(jìn)行標(biāo)定；采用Harris角點(diǎn)檢測(cè)算法及亞像素提取算法進(jìn)行特征點(diǎn)的提取。將提取后的特征點(diǎn)進(jìn)行初匹配和匹配點(diǎn)對(duì)的校正，將特征點(diǎn)圖像坐標(biāo)輸入到標(biāo)定好的系統(tǒng)中得到特征點(diǎn)的空間實(shí)際坐標(biāo)。本發(fā)明解決了由于待測(cè)目標(biāo)區(qū)域小、定位精度要求高、非接觸等問(wèn)題所產(chǎn)生的測(cè)量難題。采用基于雙目顯微立體視覺(jué)的非接觸式測(cè)量方法，很好的完成了精密零件的精確定位。
文檔編號(hào)G06T7/00GK103247053SQ20131018222
公開(kāi)日2013年8月14日 申請(qǐng)日期2013年5月16日 優(yōu)先權(quán)日2013年5月16日
發(fā)明者劉巍, 賈振元, 屠先明, 王福吉, 王文強(qiáng), 趙凱 申請(qǐng)人:大連理工大學(xué)