基于雙目立體視覺的工件識別定位與抓取系統(tǒng)研究.pdf

1、雙目立體視覺是計算機視覺領域研究的熱點內(nèi)容,其原理類似于人的雙眼,它可以獲取場景中物體的深度信息,恢復出場景中物體的三維信息,被廣泛應用于機器人識別定位、醫(yī)學圖像分析、農(nóng)業(yè)、建筑業(yè)等眾多領域,因此,進行雙目立體視覺的研究有著重要的理論及實際意義。本文以雙目立體視覺基本原理為依托,結(jié)合攝像機標定與立體匹配技術,開發(fā)了應用于工件識別定位與抓取的雙目立體視覺系統(tǒng),并設計了以TI公司生產(chǎn)的TMS320F2812為主控芯片的三軸抓取平臺進行識別定

2、位與抓取實驗,實驗結(jié)果表明,此系統(tǒng)具有一定的應用價值。主要工作如下:
　　(1)雙目攝像機標定中,建立攝像機成像模型,并考慮成像過程中相機畸變的影響,采用張正友兩步法,得到雙目相機的內(nèi)參數(shù)、外參數(shù)和圖像像素坐標系與世界坐標系轉(zhuǎn)換的旋轉(zhuǎn)矩陣與平移向量。
　　(2)特征提取與工件識別算法研究中,采用 SURF算法進行工件特征提取,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間,滿足系統(tǒng)實時性,同時通過實驗驗證 S

3、URF算法在工件圖像具有噪聲干擾時,依然保持穩(wěn)定性;采用基于特征點提取的模板匹配算法對待抓取工件進行自動識別,并通過實驗驗證工件大小發(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存在諸多誤匹配點,影響立體匹配效果,而且匹配過程中圖像搜索是在2D環(huán)境下進行搜索,算法執(zhí)行效率低,所耗費時間長?；诖?本文對立體匹配算法進行了改進,采用基于相對歐氏距離與極線約束的

4、立體匹配算法實現(xiàn)誤匹配點的剔除,該算法在保證立體匹配正確性的同時大幅度縮小匹配所耗時間,并通過實驗進行了驗證分析;工件位置三維重建中,利用棋盤格標準距離對三維重建算法的精度進行了分析,并進行了工件位置的三維重建。
　　(4)設計了以 TMS320F2812為主控制器,以步進電機、編碼器、滾珠絲桿、吸盤式電磁鐵為載體,設計了工件抓取三軸運動平臺,并將工件三維重建的位置信息傳給抓取系統(tǒng)進行抓取實驗,并對抓取誤差進行分析,驗證了該系統(tǒng)在