特征點(diǎn)匹配方法及其裝置制造方法
【專利摘要】一種特征點(diǎn)匹配方法，其包含有：于至少一物件的圖像取得一特征點(diǎn)；取得一特征點(diǎn)的位置Pn；取得對應(yīng)Pn的特征點(diǎn)的位置Pn’；判斷是否閾值大于偏移量；如果是，則取得特征點(diǎn)。
【專利說明】特征點(diǎn)匹配方法及其裝置【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種特征點(diǎn)匹配方法及其裝置，尤其是一種應(yīng)用于圖像檢測的方法及其裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著自動化的發(fā)展，近年工業(yè)已利用機(jī)械手臂，達(dá)到工廠自動化的目的，但大部分的應(yīng)用仍局限于重復(fù)處理固定的工作，而這些工作須事先規(guī)劃，再由一位具有經(jīng)驗(yàn)的操作員操作一教導(dǎo)器，以教導(dǎo)機(jī)械手臂沿著固定軌道往復(fù)移動。
[0003]然而于小型化、多樣少量生產(chǎn)類型的電子產(chǎn)業(yè)中，用于該產(chǎn)業(yè)的機(jī)械手臂將需要較多的時間于教導(dǎo)上，并需要很多的夾治具針對多種不同的物件，無形中導(dǎo)致成本提升。
[0004]故近年用于自動化生產(chǎn)的機(jī)械手機(jī)會結(jié)合攝像裝置，舉例而言，如固定式的單CXD(Charge-coupled Device)、Eye-1n-Hand的CO)以及立體視覺模塊,通過攝像裝置提升機(jī)械手臂對工件姿態(tài)辨識能力與抓取能力，以縮短換線時間與減少治具的制作成本。
[0005]然于視覺引導(dǎo)的機(jī)械手臂(Vision Guided Robot, VGR)系統(tǒng)中，所有導(dǎo)引任務(wù)皆要以物件的圖像的特征點(diǎn)為基礎(chǔ)，以進(jìn)行判斷與位置估計(jì)，故通過攝像裝置取得特征點(diǎn)的技術(shù)就有可討論的空間。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]在一實(shí)施例中，本公開提供一種特征點(diǎn)匹配方法，其包含有:
[0007]在至少一物件的圖像取得一特征點(diǎn)；
[0008]取得一特征點(diǎn)的位置Pn ；
[0009]取得對應(yīng)Pn的特征點(diǎn)的位置Pn ’ ；
[0010]判斷是否閾值大于偏移量；如果是，則取得特征點(diǎn)。
[0011]在一實(shí)施例中，本公開提供一種特征點(diǎn)匹配裝置，其包含有:
[0012]一承接單元，其具有至少一光源；
[0013]一圖像擷取裝置，其系設(shè)于該承接單元的上方；以及
[0014]一中央處理單元，其分別電性連接該承接單元與該圖像擷取裝置。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1為本公開的一種特征點(diǎn)匹配裝置的一實(shí)施例的示意圖。
[0016]圖2為本公開的特征點(diǎn)匹配裝置的另一實(shí)施例的示意圖。
[0017]圖3為本公開的一種特征點(diǎn)匹配方法的流程示意圖。
[0018]【主要元件符號說明】[0019]10承接單元
[0020]100光源
[0021]101承盤[0022]20圖像擷取裝置
[0023]200圖像擷取裝置
[0024]201第一移動單元
[0025]202第二取像裝置
[0026]203第二移動單元
[0027]30中央處理單元
[0028]300輸出端口
[0029]201A第一移動單元
[0030]203A第二移動單元
[0031]S I-S9步驟
【具體實(shí)施方式】
[0032]以下通過特定的具體實(shí)施例說明本公開的實(shí)施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可由本說明書所揭示的內(nèi)容，輕易地了解本公開。
[0033]請配合參考圖1所示，本公開的一種特征點(diǎn)匹配裝置的一實(shí)施例，其具有一承接單元10、一圖像擷取裝置20與一中央處理單元30。
[0034]承接單元10具有至少一光源100與一承盤101，光源100設(shè)于承盤101的外緣，承盤101能夠相對于光源100呈一軸向移動,舉例而言,該軸向移動為縱軸移動,光源100能夠?yàn)榘l(fā)光二極管。
[0035]圖像擷取裝置20具有至少一圖像擷取裝置200、至少一第一移動單元201、至少一第二取像裝置202與至少一第二移動單元203。
[0036]第一移動單元201設(shè)于承接單元10的上方。
[0037]第一取像裝置200設(shè)于第一移動單元201，第一取項(xiàng)裝置200相對于承接單元10具有一第一視角，如果第一取像裝置200為可移動，則第一取像裝置200在不同的位置于一物件40擷取多個特征點(diǎn)位置Pn (如后所述)，假設(shè)第一取像裝置200為不可移動，承盤101呈一軸向移動，第一取像裝置200在不同的位置于物件40擷取多個特征點(diǎn)位置Pn。
[0038]第二移動單元203設(shè)于承接單元10的上方，舉例而言，第二移動單元203與第一移動單元201能夠?yàn)橐痪€性滑軌與一滑塊的組合，或者一滾珠螺桿與一支撐座的組合。
[0039]第二取像裝置202設(shè)于第二移動單元203，第二取項(xiàng)裝置202相對于承接單元10具有一第一視角，舉例而言，第二視角與第一視角能夠?yàn)镺至180度，如15、25、30、35、40、45、50、60、70、80、90、95、100、110、120、130、140、150、160、170 或 175 度，第二取像裝置 202與第一取像裝置 201 能夠?yàn)橐?CCD (Charge-coupled Device)或一 CMOS (ComplementaryMetal Oxide Semiconductor)。
[0040]如果第二取像裝置202為可移動，則第二取像裝置203在不同的位置于一物件40擷取多個特征點(diǎn)位置Pn (如后所述)，假設(shè)第二取像裝置202為不可移動，承盤101呈一軸向移動，第二取像裝置202在不同的位置于物件40擷取多個特征點(diǎn)位置Pn’。
[0041]中央處理單元30分別電性連接圖像擷取裝置20與承接單元10，中央處理單元30具有至少一輸出端口 300，舉例而言，輸出端口 300能夠?yàn)閁SB (Universal Serial Bus)、IEEE1394a 或 IEEE1394b。[0042]另外，中央處理單元30控制第一移動單元201、第二移動單元203與承盤101的操作，并且接收第二取像裝置202與第一取像裝置201所擷取的物件40的圖像。
[0043]請配合參考圖2所示，本公開的特征點(diǎn)匹配裝置的另一實(shí)施例，在圖2的承接單元
10、光源100、一承盤101、第一取像裝置200、第二取像裝置203、中央處理單元30與輸出端口 300沿用圖1，故元件符號沿用。
[0044]在本實(shí)施例中，圖像擷取裝置20A的第一移動單元201A與第二移動單元203A分別變更為一機(jī)械手臂，第一取像裝置200與第二取像裝置203設(shè)于機(jī)械手臂的自由端。
[0045]第一移動單元201A與第二移動單元203A分別使第一取像裝置200與第二取像裝置203能夠縱向或橫向移動。
[0046]請配合參考圖3所示，本公開是一種特征點(diǎn)匹配方法，其包含有:
[0047]S1:取得特征點(diǎn)。
[0048]在至少一物件40的圖像取得一特征點(diǎn)，舉例而言，該物件40能夠?yàn)楸⌒挝锛?br> [0049]請?jiān)倥浜蠀⒖紙D1與圖2所示，至少一物件40位于承盤101，光源100以一水平方向?qū)⒁涣凉馔渡渲廖锛?0表面，而使物件40的表面形成有多個連續(xù)的明亮點(diǎn)與多個連續(xù)的陰暗點(diǎn)，明亮點(diǎn)或陰暗點(diǎn)可視為特征點(diǎn)，承盤101被適時軸向移動，以突顯特征點(diǎn)，舉例而言，特征點(diǎn)的取得是利用一角檢測(Conrner Detection)或一人工方式指定，以取得物件40輪廓中作為圖像點(diǎn)匹配的位置，該圖像點(diǎn)為特征點(diǎn)，如果以角檢測進(jìn)行說明，物件40的表面具有明亮點(diǎn)與多個連續(xù)的陰暗點(diǎn)，這些明亮點(diǎn)或陰暗點(diǎn)可視為特征點(diǎn)，假如進(jìn)一步說明，物件40的中心相較于明亮點(diǎn)為陰暗，故該中心可被視為一角點(diǎn)，明亮點(diǎn)可視為特征點(diǎn)。
[0050]S2:設(shè)定一匹配尺寸。
[0051]該匹配尺寸為像數(shù)(pixle)，其系應(yīng)用后述的第一取像裝置200與第二取像裝置203所擷取的物件40圖像。
[0052]S3:取得一特征點(diǎn)的位置Pn。
[0053]第一取像裝置200于第一視角取得一特征點(diǎn)的位置Pn，Pn為物件40圖像的特征點(diǎn)的位置，η為一常數(shù),如0、1、2、3、4、5、6至η。
[0054]S4:取得對應(yīng)Pn的特征點(diǎn)的位置Ρη’。
[0055]第二取像裝置202于第二視角取得特征點(diǎn)的位置Ρη’，Ρη’為Pn于第一視角的圖像的對應(yīng)位置。
[0056]S5:取得對應(yīng)Ρη’的特征點(diǎn)的位置Pn”。
[0057]第一取像裝置200相對Pn’于反向搜尋圖像，并于第一視角取得特征點(diǎn)的位置Ρη”，Pn”為Ρη’于第一視角的圖像的對應(yīng)位置。
[0058]S6:判斷是否閾值大于偏移量(Λ Xn > Xn)，偏移量為Xn，Xn=Pn" _Ρη’，閾值為Λ Xn,AXn=Xlr1-Xn，并且上述的特征點(diǎn)位置的搜尋與判斷由中央處理單元30處理，或通過輸出端口 300的輸出，以使另一運(yùn)算單元進(jìn)行演算，而取得特征點(diǎn)位置與前述的判斷。
[0059]如果否，則進(jìn)行縮減匹配尺寸(S7)，即縮小像素，在像素小后，再進(jìn)行S3。
[0060]如果是，則取得特征點(diǎn)(S8)，則進(jìn)行一立體視覺測距(S9)，第一取像裝置201與第二取像裝置203擷取上述特征點(diǎn)，并將第一取像裝置201所擷取到的特征點(diǎn)與第二取像裝置203所擷取到的特征點(diǎn)坐標(biāo)代入一第一光束交會共線函數(shù)及一第二光束交會共線函數(shù)中，以計(jì)算出物件40的立體空間坐標(biāo)，其詳述可見于中國臺灣專利申請第099107942號。[0061]綜合上述，本公開針對一圖像，以取得其特征點(diǎn)位置，再針對特征點(diǎn)位置進(jìn)行圖像中二特征點(diǎn)匹配，在圖像匹配成功后，利用結(jié)果對圖像進(jìn)行一反向匹配，以取得兩次匹配果的偏移量，該偏移量為一位置偏移量，如果偏移量小于閾值，所搜尋的尺寸為一較佳尺寸，故可取得特征匹配精度，以克服視角差異造成圖像特征變形。
[0062]然而以上所述的具體實(shí)施例，僅用于例釋本公開，而非用于限定本公開的可實(shí)施范圍，在未脫離本公開上述的精神與技術(shù)范圍下，任何運(yùn)用本公開所揭示內(nèi)容而完成的等效改變及修飾，均仍應(yīng)為所附權(quán)利要求書的要求保護(hù)的范圍所涵蓋。
【權(quán)利要求】
1.一種特征點(diǎn)匹配方法，其包含有: 在至少一物件的圖像取得一特征點(diǎn)； 取得一特征點(diǎn)的位置Pn; 取得對應(yīng)Pn的特征點(diǎn)的位置pn’ ； 判斷是否閾值大于偏移量；如果是，則取得特征點(diǎn)。
2.如權(quán)利要求1所述的特征點(diǎn)匹配方法，其中該特征點(diǎn)的取得是利用一角檢測或一人工方式指定。
3.如權(quán)利要求1所述的特征點(diǎn)匹配方法，其進(jìn)一步具有一設(shè)定一匹配尺寸。
4.如權(quán)利要求3所述的特征點(diǎn)匹配方法，其中該匹配尺寸為像數(shù)。
5.如權(quán)利要求3所述的特征點(diǎn)匹配方法，其中于該判斷是否閾值大于偏移量中，如果否，則進(jìn)行縮減該匹配尺寸，再進(jìn)行取得一特征點(diǎn)的位置Pn。
6.如權(quán)利要求1所述的特征點(diǎn)匹配方法，其中一第一取像裝置于一第一視角取得一特征點(diǎn)的位置pn，Pn為 一物件圖像的特征點(diǎn)的位置。
7.如權(quán)利要求6所述的特征點(diǎn)匹配方法，其中一第二取像裝置于一第二視角取得特征點(diǎn)的位置pn’，pn’為Pn于第一視角的圖像的對應(yīng)位置。
8.如權(quán)利要求7所述的特征點(diǎn)匹配方法，其中該第一取像裝置相對Pn’于反向搜尋圖像，并于該第一視角取得特征點(diǎn)的位置Pn”，Pn”為Pn’于該第一視角的圖像的對應(yīng)位置。
9.如權(quán)利要求1所述的特征點(diǎn)匹配方法，其中若取得特征點(diǎn)，則進(jìn)行一立體視覺測距。
10.如權(quán)利要求1所述的特征點(diǎn)匹配方法，其中該偏移量為Xn，Xn=Pn”_Pn’，該閾值為ΛΧη，ΛΧη=Χη_「Χη。
11.一種特征點(diǎn)匹配裝置，其包含有: 一承接單元，其具有至少一光源； 一圖像擷取裝置，其設(shè)于該承接單元的上方；以及 一中央處理單元，其分別電性連接該承接單元與該圖像擷取裝置。
12.如權(quán)利要求11所述的特征點(diǎn)匹配裝置，其中該承接單元進(jìn)一步具有一承盤，該光源設(shè)于該承盤的外緣。
13.如權(quán)利要求12所述的特征點(diǎn)匹配裝置，其中該承盤能夠相對于該光源呈一軸向移動。
14.如權(quán)利要求13所述的特征點(diǎn)匹配裝置，其中該光源為發(fā)光二極管。
15.如權(quán)利要求11所述的特征點(diǎn)匹配裝置，其中該圖像擷取裝置具有至少一第一取像裝置，該第一取項(xiàng)裝置相對于承接單元具有一第一視角。
16.如權(quán)利要求15所述的特征點(diǎn)匹配裝置，其中該圖像擷取裝置具有至少一第一移動單元，該第一取像裝置設(shè)于該第一移動單元。
17.如權(quán)利要求16所述的特征點(diǎn)匹配裝置，其中該第一移動單元能夠?yàn)橐痪€性滑軌與一滑塊的組合、一滾珠螺桿與一支撐座的組合或一機(jī)械手臂。
18.如權(quán)利要求11所述的特征點(diǎn)匹配裝置，其中該圖像擷取裝置具有至少一第二取像裝置，該第二取項(xiàng)裝置相對于承接單元具有一第二視角。
19.如權(quán)利要求18所述的特征點(diǎn)匹配裝置，其中該第一取像裝置與該第二取像裝置能夠?yàn)橐?CCD 或一 CMOS。
20.如權(quán)利要求19所述的特征點(diǎn)匹配裝置，其中該圖像擷取裝置具有至少一第二移動單元，該第二取像裝置設(shè)于該第二移動單元。
21.如權(quán)利要求20所述的特征點(diǎn)匹配裝置，其中該第二移動單元能夠?yàn)橐痪€性滑軌與一滑塊的組合、一滾珠螺桿與一支撐座的組合或一機(jī)械手臂。
22.如權(quán)利要求11所述的特征點(diǎn)匹配裝置，其中該中央處理單元具有至少一輸出端 □。
23.如權(quán)利要求22所述的特征點(diǎn)匹配裝置，其中該輸出端口能夠?yàn)閁SB、IEEE1394a或IEEE1394b。
【文檔編號】H04N5/225GK103456000SQ201210243804
【公開日】2013年12月18日 申請日期:2012年7月13日 優(yōu)先權(quán)日:2012年5月29日
【發(fā)明者】黃國唐, 呂尚杰, 謝伯璜, 江博通 申請人:財(cái)團(tuán)法人工業(yè)技術(shù)研究院