CN108007435A - 一种基于四点对目标相机进行定位的相机定位装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于四点对低位相机行定位的相机定位装置，包括高位相机、低位相机、激光模组；高位相机位置固定不动且相机镜头垂直朝下，低位相机设置在高位相机下方，低位相机可在水平面内沿X、Y两方向平移并始终保持在高位相机视野范围内，低位相机镜头垂直朝下；低位相机的镜头外圈上固定安装有相机外圈，激光模组固定于相机外圈上。由于高位相机固定，高位相机在整幅图像的坐标系内位置不变；低位相机的定位由“四点定位法”完成。本发明通过硬件的改善减少程序冗余，使得程序和算法更为简单易行，出错率低。

Description

一种基于四点对目标相机进行定位的相机定位装置及方法

技术领域

本发明属于机器视觉及图像处理算法领域，具体涉及一种基于四点对目标相机进行定位的相机定位装置。

背景技术

目前，基于机器视觉进行定位的各类系统或算法屡见不鲜。但多数都是通过标定板对摄像机进行标定，而后通过识别特定定位点来定位。仅靠软件上的分析处理在复杂图像中识别出特定物体并不容易，用于识别移动目标更是不高效。

发明内容

本发明的目的是通过一种基于四点对目标相机进行定位的相机定位装置，通过硬件的改善减少程序冗余，使得程序和算法更为简单易行，出错率低。

本发明的目的是通过以下方案实现的：

一种基于四点对低位相机进行定位的相机定位装置，包括高位相机、低位相机、激光模组；高位相机位置固定不动且相机镜头垂直朝下，低位相机设置在高位相机下方，低位相机可在水平面内沿X、Y两方向平移并始终保持在高位相机视野范围内，低位相机镜头垂直朝下；低位相机的镜头外圈上固定安装有相机外圈，激光模组固定于相机外圈上。

进一步地，所述相机外圈由铝合金材料加工而成，且相机外圈阳极表面进行氧化发黑处理，以防止产生光的反射。

进一步地，所述高位相机用于识别整幅图像，高位相机视野图像为整幅图像，且高位相机视野内包含低位相机以及由固定在低位相机外圈的激光模组发射出的四个激光点；所述低位相机视野图像为高清局部图像。

本发明同时提供一种基于四点对低位相机行定位的相机定位装置的相机定位方法，所述高位相机拍摄识别整幅图像，由于高位相机固定，高位相机在整幅图像的坐标系内位置不变；低位相机的定位由“四点定位法”完成。

进一步地，所述“四点定位法”的过程为：四个激光点由低位相机外圈上的激光模组发出，且在投影坐标系内四个激光点与低位相机的相对位置不变；高位相机采集带有四个激光点的图像，而后读取示例图片，对图片上的点按照顺序一一识别中心坐标，再调用Halcon机器视觉处理软件的算子affine_trans_contour_xld，通过仿射原理在已知周围四个激光点坐标的情况下求出低位相机中心点位置。

本发明由高位相机拍摄整体图像(大)，低位相机识别局部精细图像，需要识别出低位相机在整体图像(大)中的位置，则通过硬件的改善减少程序冗余，使得程序和算法更为简单易行，出错率低。

附图说明

图1为本发明整体结构原理图

图2为本发明所述低位相机轴测图

图3为本发明所述低位相机另一方向轴测图

图4为本发明相机定位及图像处理整体流程图

图5为halcon机器视觉处理软件相机进行四点定位法流程图

图6为图像处理示例图片

图7为图6示例图片进行图像处理后的实时图片

图中：

1-高位相机，2-低位相机，3-激光模组，4-高位相机视野，5-低位相机视野，6-低位相机在高位相机投影图像坐标系中的位置，7-激光点投影

具体实施方式

以下结合附图详细介绍本发明的技术方案：

如图1至图3所示，一种基于四点对低位相机行定位的相机定位装置，包括高位相机1、低位相机2、激光模组3；高位相机1位置固定不动且相机镜头垂直朝下，低位相机2位于高位相机1下方，低位相机2可在水平面内沿X、Y两方向平移并始终保持在高位相机视野4范围内，低位相机2镜头也垂直朝下；低位相机2上安装有相机外圈，激光模组3固定于相机外圈上。相机外圈根据相机尺寸设计，通过顶丝固定在相机镜头的外圈。

相机外圈由铝合金材料加工而成，且相机外圈阳极表面进行氧化发黑处理，以防止产生光的反射。

高位相机1用于识别整幅图像，高位相机视野4为整幅图像，高位相机视野4内包含低位相机2以及由低位相机外圈激光模组3发射出的四个激光点7；低位相机视野5图像为高清局部图像。

四个激光点的来源是低位相机2外圈上的激光模组3。必须要保证四个激光点固定不动，即四个激光点相对于低位相机2没有相对位置变化。光源选取LED光源，目前选取0806LED灯珠12个，依据实际情况可以添加至30个。激光模组与LED光源一同焊接在一块PCB板上，PCB板固定在特制的相机外圈上。

如图4所示，本发明中基于四点对目标相机进行定位的相机定位装置的整体工作流程为：

高位相机1拍摄识别整幅图像，低位相机2拍摄识别局部高清图像。高位相机1固定，即高位相机1在整幅图像投影坐标系内位置不变，低位相机2可以在水平面内平移(向XY两方向平移)。控制系统需得知低位相机2的位置坐标，方能进行其他实验操作。低位相机2的定位由“四点定位法”完成。四个激光点由低位相机外圈上的红光激光模组发出，且无论低位相机距离地面高度变化与否，四个激光点与低位相机的相对位置不变。高位相机采集带有四个红色激光点的图像，经Halcon软件读取处理，进行图像减法、灰度、阈值分析等得到四个激光点清晰的图片。而后读取示例图片，对图片上的点按照顺序一一识别中心坐标，实际上也获得了中心点与周围四点的位置关系。调用算子affine_trans_contour_xld，算子通过仿射原理在已知周围四点坐标的情况下求出低位相机中心点位置。

根据halcon机器视觉处理软件自带算子提供的便利条件，应用位置固定不变的四点对相机进行定位。“四点定位法”，即通过识别图像中的四个点的位置来定位目标点(第五个点)。本发明中，四个激光点位于目标点周围，固定不动，仅需有明确的纵坐标差别即可。在低位相机平动没有相对转动的前提下，四个激光点相对于低位相机中心坐标的相对位置不变，根据仿射原理，两个向量空间之间的一个仿射变换，由一个线性变换加一个平移组成。本发明所应用的是一种二维坐标到二维坐标之间的线性变换，保持二维图形的“平直性”和“平行性”。体现在halcon机器视觉处理软件中，用的是算子：affine_trans_contour_xld。

图5为halcon机器视觉处理软件工作流程图，其中图像预处理阶段也由Halcon软件完成，通过分析灰度值等手段识别出实时图片中的四个激光点，如图7所示。接下来先就示例图片进行操作，此操作类似于试教，将示例图片(如图6所示)中五点按1-5的顺序分别识别各点中心坐标；再读取处理过的实时图片(如图7所示)，按照1-4顺序分别识别各点中心坐标，而后调用算子affine_trans_contour_xld，通过仿射原理计算出第五点坐标，即低位相机中心坐标。

Claims (5)

1.一种基于四点对低位相机进行定位的相机定位装置，其特征在于，包括高位相机、低位相机、激光模组；高位相机位置固定不动且相机镜头垂直朝下，低位相机设置在高位相机下方，低位相机可在水平面内沿X、Y两方向平移并始终保持在高位相机视野范围内，低位相机镜头垂直朝下；低位相机的镜头外圈上固定安装有相机外圈，激光模组固定于相机外圈上。

2.如权利要求1所述的一种基于四点对低位相机进行定位的相机定位装置，其特征在于，所述相机外圈由铝合金材料加工而成，且相机外圈阳极表面进行氧化发黑处理，以防止产生光的反射。

3.如权利要求1所述的一种基于四点对低位相机进行定位的相机定位装置，其特征在于，所述高位相机用于识别整幅图像，高位相机视野图像为整幅图像，且高位相机视野内包含低位相机以及由固定在低位相机外圈的激光模组发射出的四个激光点；所述低位相机视野图像为高清局部图像。

4.如权利要求1所述的一种基于四点对低位相机进行定位的相机定位装置的相机定位方法，其特征在于，所述高位相机拍摄识别整幅图像，由于高位相机固定，高位相机在整幅图像的坐标系内位置不变；低位相机的定位由“四点定位法”完成。

5.如权利要求4所述的一种基于四点对低位相机进行定位的相机定位装置的相机定位方法，其特征在于，所述“四点定位法”的过程为：四个激光点由低位相机外圈上的激光模组发出，且在投影坐标系内四个激光点与低位相机的相对位置不变；高位相机采集带有四个激光点的图像，而后读取示例图片，对图片上的点按照顺序一一识别中心坐标，再调用Halcon机器视觉处理软件的算子affine_trans_contour_xld，通过仿射原理在已知周围四个激光点坐标的情况下求出低位相机中心点位置。