CN111815711B - 一种基于机器人的单相机多视野标定方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种基于机器人的单相机多视野标定方法，包括以下步骤：S1：标定机器人和相机；S2：获取机器人与相机的对应点；S3：将对应点进行变换，得到变换矩阵T；S4：相机在不同拍照点拍摄工件；S5：选定一个拍照点作为原点；S6：通过机器人获取相机在其他拍照点相对于原点的平移向量Ti；S7：将平移向量乘以变换矩阵，得到以像素为单位的平移向量S8：将坐标系统一，实现单相机多视野标定。本发明提供一种基于机器人的单相机多视野标定方法，通过将坐标系统一，实现在拍摄物体视野不重合的情况下，使用单个相机对工件进行测量、定位和场景拼接等，解决了在多视野标定时需要多个相机的问题。

Description

一种基于机器人的单相机多视野标定方法
技术领域
本发明涉及机器人视觉技术领域，更具体的，涉及一种基于机器人的单相机多视野标定方法。
背景技术
随着机器视觉应用的日益广泛，相机在多个视野标定的需求越来越高，单个相机的使用可以降低成本，而单个相机不同视野的坐标系统一可以应用于大幅面高精度的定位与测量和场景拼接等应用。单个相机在多个视野的标定其难点在于每个视野之间不重叠的情况下无法通过传统方法去拼接图像统一坐标系。
现有技术中，都是通过多个相机在不同视野进行标定的发明和创造，成本较高，如公开号为CN109099883A的高精度大视场机器视觉测量与标定装置及方法，用于高精度大视场的测量与标定，通过多个相机进行拍摄，然后将多个相机的拍摄视场拼接成一个大视场，成本高昂，不适用于大规模推广。
发明内容
本发明为克服现有技术在多视野标定时需要多个相机的技术缺陷，提供一种基于机器人的单相机多视野标定方法。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：
一种基于机器人的单相机多视野标定方法，包括以下步骤：
S1：标定机器人和相机；
S2：获取机器人与相机的对应点；
S3：将对应点进行变换，得到变换矩阵T；
S4：相机在不同拍照点拍摄工件；
S5：选定一个拍照点作为原点；
S6：通过机器人获取相机在其他拍照点相对于原点的平移向量Ti；
S7：将平移向量乘以变换矩阵，得到以像素为单位的平移向量
S8：将坐标系统一，实现单相机多视野标定。
优选的，在步骤S1中，相机平面、机器人基座标平面均和工作平面保持平行。
优选的，在步骤S2中，对应点至少获取三个，且所有对应点不共线。
优选的，在步骤S3中，具体包括以下步骤：
S3.1：对对应点求仿射变换，得到机器人平面到相机平面的齐次变换矩阵H；
S3.2：获取齐次变换矩阵H中旋转分量和缩放分量组成2X2的变换矩阵T。
优选的，在步骤S4中，相机设置在机器人的机械手上，工件位置固定不变，通过移动机器人在不同点拍照，实现相机在不同拍照点拍摄工件。
优选的，在步骤S4中，相机固定在一个位置不变，通过机器人的机械手移动工件进行拍照，实现相机在不同拍照点拍摄工件。
优选的，在不同拍照点之间，相机与工件只发生平移不发生旋转。
优选的，在步骤S6中，获取得到的平移向量需要乘以系数-1。
优选的，在步骤S8中，坐标系统一具体为将在其他拍照点拍摄得到的每个像素点的像素坐标Pi统一到在原点拍摄得到的像素坐标P下。
优选的，通过将Pi加上从而将其他拍照点的像素坐标Pi统一到原点的像素坐标P下。
与现有技术相比，本发明技术方案的有益效果是：
本发明提供了一种基于机器人的单相机多视野标定方法，利用机器人将单个相机在不同拍照点拍摄到的图像进行坐标系统一，从而将其他拍照点的像素坐标统一到选定的拍照点的像素坐标下，实现在拍摄物体视野不重合的情况下，使用单个相机对工件进行测量、定位和场景拼接等。
附图说明
图1为本发明的技术方案实施步骤流程图。
具体实施方式
附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；
为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；
对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
下面结合附图和实施例对本发明的技术方案做进一步的说明。
实施例1
如图1所示，一种基于机器人的单相机多视野标定方法，包括以下步骤：
S1：标定机器人和相机；
S2：获取机器人与相机的对应点；
S3：将对应点进行变换，得到变换矩阵T；
S4：相机在不同拍照点拍摄工件；
S5：选定一个拍照点作为原点；
S6：通过机器人获取相机在其他拍照点相对于原点的平移向量Ti；
S7：将平移向量乘以变换矩阵，得到以像素为单位的平移向量
S8：将坐标系统一，实现单相机多视野标定。
更具体的，在步骤S1中，相机平面、机器人基座标平面均和工作平面保持平行。
更具体的，在步骤S2中，对应点至少获取三个，且所有对应点不共线。
更具体的，在步骤S3中，具体包括以下步骤：
S3.1：对对应点求仿射变换，得到机器人平面到相机平面的齐次变换矩阵H；
S3.2：获取齐次变换矩阵H中旋转分量和缩放分量组成2X2的变换矩阵T。
更具体的，在步骤S4中，相机设置在机器人的机械手上，工件位置固定不变，通过移动机器人在不同点拍照，实现相机在不同拍照点拍摄工件。
更具体的，在不同拍照点之间，相机与工件只发生平移不发生旋转。
更具体的，在步骤S8中，坐标系统一具体为将在其他拍照点拍摄得到的每个像素点的像素坐标Pi统一到在原点拍摄得到的像素坐标P下。
更具体的，通过将Pi加上从而将其他拍照点的像素坐标Pi统一到原点的像素坐标P下。
实施例2
一种基于机器人的单相机多视野标定方法，与实施例1所述的一种基于机器人的单相机多视野标定方法基本相同，其区别点在于：
更具体的，在步骤S4中，相机固定在一个位置不变，通过机器人的机械手移动工件进行拍照，实现相机在不同拍照点拍摄工件。
更具体的，在步骤S6中，获取得到的平移向量需要乘以系数-1。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于机器人的单相机多视野标定方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：标定机器人和相机；
S2：获取机器人与相机的对应点；
S3：将对应点进行变换，得到变换矩阵T；
S4：相机在不同拍照点拍摄工件；
S5：选定一个拍照点作为原点；
S6：通过机器人获取相机在其他拍照点相对于原点的平移向量Ti；
S7：将平移向量乘以变换矩阵，得到以像素为单位的平移向量
S8：将坐标系统一，实现单相机多视野标定。
2.根据权利要求1所述的一种基于机器人的单相机多视野标定方法，其特征在于，在步骤S1中，相机平面、机器人基座标平面均和工作平面保持平行。
3.根据权利要求1所述的一种基于机器人的单相机多视野标定方法，其特征在于，在步骤S2中，对应点至少获取三个，且所有对应点不共线。
4.根据权利要求3所述的一种基于机器人的单相机多视野标定方法，其特征在于，在步骤S3中，具体包括以下步骤：
S3.1：对对应点求仿射变换，得到机器人平面到相机平面的齐次变换矩阵H；
S3.2：获取齐次变换矩阵H中旋转分量和缩放分量组成22的变换矩阵T。
5.根据权利要求1所述的一种基于机器人的单相机多视野标定方法，其特征在于，在步骤S4中，相机设置在机器人的机械手上，工件位置固定不变，通过移动机器人在不同点拍照，实现相机在不同拍照点拍摄工件。
6.根据权利要求1所述的一种基于机器人的单相机多视野标定方法，其特征在于，在步骤S4中，相机固定在一个位置不变，通过机器人的机械手移动工件进行拍照，实现相机在不同拍照点拍摄工件。
7.根据权利要求5或6所述的一种基于机器人的单相机多视野标定方法，其特征在于，在不同拍照点之间，相机与工件只发生平移不发生旋转。
8.根据权利要求6所述的一种基于机器人的单相机多视野标定方法，其特征在于，在步骤S6中，获取得到的平移向量需要乘以系数-1。
9.根据权利要求1所述的一种基于机器人的单相机多视野标定方法，其特征在于，在步骤S8中，坐标系统一具体为将在其他拍照点拍摄得到的每个像素点的像素坐标Pi统一到在原点拍摄得到的像素坐标P下。
10.根据权利要求9所述的一种基于机器人的单相机多视野标定方法，其特征在于，通过将Pi加上从而将其他拍照点的像素坐标Pi统一到原点的像素坐标P下。
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