TWI604261B - 一種多維視覺圖像的獲取方法及系統 - Google Patents

Description

一種多維視覺圖像的獲取方法及系統

本發明涉及影像處理技術，特別涉及一種多維視覺圖像的獲取方法及系統。

當前的自動化生產和/或測試系統中，為了達到更精準的動作位置或得到正確的判斷，通常架設視覺系統拍攝特徵區域的圖像後，利用影像處理系統對所拍攝的特徵區域圖像進行檢測或/和補償等。當在多個維度上都需要做這種監控和處理時，會在要監控和處理的這些維度上分別架設視覺系統進行各個維度上的特徵區域圖像的拍攝後，再利用影像處理系統對所拍攝的各個維度上的特徵區域圖像進行處理。

具體地說，可以採用以下三種方式進行。

第一種方式：

為了將識別標籤對正黏貼在目標物的正確位置上，在黏貼前，需要在識別標籤的對向位置上架設視覺系統判斷該識別標籤是否存在及其位置是否偏移；同時為了判斷被貼目標物是否存在以及其位置是否偏移，也需要在目標物的對向位置上架設另一套視覺系統來 做拍攝、判斷、補償及計算等等，然後將計算後的兩組補償值發送給影像處理系統進行正確的補償，以達到精確黏貼識別標籤的目的，這樣，比較繁瑣並不易於實現。

第二種方式：

對於多面物體，比如六面的立方體，當這個多面物體的多個面都有特徵區域需要監控和處理時，通常會在多面體的每個面的對向維度上架設視覺系統來進行拍攝和影像處理。

第三種方式：

對於分佈在較大空間或範圍內的多個目標物體，當需要自動監控和處理它們時，也是架設多套單維度的視覺系統來對每個目標物體進行拍攝和處理。

以上對各個維度上的特徵區域圖像的監控和處理時，需要在各個維度上安裝視覺系統、架設複雜、成本高，且各個維度上所安裝的視覺系統協作轉換多，潛在故障率增加，不利於維護。

有鑑於此，本發明實施例提供一種多維視覺圖像的獲取方法，該方法能夠簡單且容易地獲取各個維度上的特徵區域圖像。

本發明實施例還提供一種多維視覺圖像的獲取系統，該系統能夠簡單且容易地獲取各個維度上的特徵區域圖像。

根據上述目的，本發明是這樣實現的：

本發明提供一種多維視覺圖像的獲取方法，所述方法包括：設置反射系統，將各個維度上的特徵區域圖像反射在一個維度上； 通過所述反射的一個維度的視覺系統進行拍攝；所述視覺系統將拍攝後的圖像發送給影像處理系統，由影像處理系統對拍攝後的圖像進行處理，得到多維視覺圖像。

本發明所提供一種多維視覺圖像的獲取系統，其包括：反射系統、視覺系統及影像處理系統，其中：反射系統，用於將各個維度上的特徵區域圖像反射在一個維度上；視覺系統，用於將反射在一個維度的特徵區域圖像進行拍攝後，發送給影像處理系統；影像處理系統，用於對拍攝後的圖像進行處理，得到多維視覺圖像。

採用本發明的方法及系統，本發明實施例增加反射系統，將各個維度上的特徵區域圖像反射在一個維度上後，通過所述反射的一個維度的視覺系統進行拍攝，將拍攝後的圖像發送給影像處理系統，由影像處理系統對拍攝後的圖像進行處理，包括分解、組合、判定和/或補償等，得到各個維度上的特徵區域圖像或處理結果。這樣，就不需要如背景技術那樣，在各個維度上架設視覺系統，從而降低成本，且使得架設簡單，通用性強，協作轉換少，簡單且容易地獲取各個維度上的特徵區域圖像。

101~103‧‧‧步驟

201~204‧‧‧步驟

301‧‧‧視覺系統

302‧‧‧影像處理系統

303‧‧‧反射系統

304、304a~304d‧‧‧目標物

305‧‧‧標籤

306‧‧‧自動化系統

307‧‧‧機械手臂

圖一係繪示本發明實施例提供的多維視覺圖像的獲取方法流程圖。

圖二係繪示本發明實施例提供的多維視覺圖像的獲取方法具體例子流程圖。

圖三係繪示本發明實施例提供的多維視覺圖像的獲取 系統結構示意圖。

圖四係繪示本發明之多維視覺圖像的獲取方法及系統之具體實施例一之示意圖。

圖五係繪示本發明之多維視覺圖像的獲取方法及系統之具體實施例二之示意圖。

圖六係繪示本發明之多維視覺圖像的獲取方法及系統之具體實施例三之示意圖。

為使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下參照附圖並舉實施例，對本發明作進一步詳細說明。

本發明為了簡單且容易地獲取各個維度上的特徵區域圖像，設置反射系統303，將各個維度上的特徵區域圖像反射在一個維度上後，通過所述反射的一個維度的視覺系統301進行拍攝，將拍攝後的圖像發送給影像處理系統302，由影像處理系統302對拍攝後的圖像進行處理，包括分解、組合、判定和/或補償等，得到各個維度上的特徵區域圖像或處理結果。

圖一為本發明實施例提供的多維視覺圖像的獲取方法流程圖，其具體步驟為：步驟101設置反射系統303，將各個維度上的特徵區域圖像反射在一個維度上；步驟102通過該反射的一個維度的視覺系統301進行拍攝；步驟103該視覺系統301將拍攝後的圖像發送給影像處理系統302，由影像處理系統302對拍攝後的圖像進行處理，得到多維視覺圖像。

在一個實施例中，反射系統303將多個維度上的特徵區域圖像反射在一個維度上，也就是將其他維度上的特徵區域圖像反射到目標維度上，反射系統303可以採用凹面、凸面、平面、異型或其他組合結構。反射系統303的目的是將需要監控和/或拍攝的特徵區域反射集中到真正實施拍攝的維度上的視覺系統301上，反射系統303的位置位於該視覺系統301能夠拍攝的範圍內，角度的設定是偏向於所反射的特徵區域的角度。這個角度可以根據需要調節，調節該反射系統303使能通過視覺系統301獲得良好觀察或拍攝特徵區域為止。反射系統303的結構，包括大小及形狀通常根據實際中需要轉換的多個維度的特徵區域來具體採用、調整或/和組合。反射系統303既可以是簡單的單面反射鏡；也可以是稍複雜的雙面反射鏡，比如類似的潛望鏡等等；甚至可以是更複雜的許多面反射鏡的組合，比如是單反相機取景器。更進一步地，考慮到後續對拍攝後的圖像的處理，特別是計算位移和/或補償，考慮到視覺系統301在拍攝時能聚焦的景深範圍，通常需要把反射系統303設置到離視覺系統301略近一些，以便視覺系統301能夠將反射的多個維度的圖像都拍攝清楚，或者對視覺系統301的景深進行調節，調節到較大或最大，以便視覺系統301能將反射的多個維度的圖像拍攝清楚。

在一個實施例中，視覺系統301用來拍攝所在維度上的特徵區域的圖像，該圖形是綜合或/和組合圖形，即是單維度的特徵區域的圖像。

在一個實施例中，影像處理系統302是用來分析和處理 視覺系統301所拍攝的圖像的系統。影像處理系統302由在電腦或伺服器運行的影像處理軟體構成，其將從視覺系統301接收的拍攝圖像進行分析和處理，包括與預先保存的標準圖像的對比及補償後，得到多維的視覺圖像或處理結果。

在上述分析過程中，需要用到預先保存的標準圖像，所述標準圖像的獲取過程為：將視覺系統301設置在正常工作時的位置，然後將特徵區域設置在正常位置上，調節視覺系統301使之對特徵區域進行良好的觀察和拍攝；然後再設置反射系統303，進行位置及角度調節，使得通過視覺系統301也能獲得反射系統303中對應的其監控的特徵區域的良好觀察和圖像。

在影像處理系統302中，所述預先保存的標準圖像作為標準參考圖像，當進行計算位移和/或補償時，還要建立特徵區域的真實座標與視覺系統301所拍攝圖像的座標之間的映射關係，將特徵區域移動精確的位移或/和角度，然後再次通過視覺系統301拍攝獲得圖像，相較於原標準參考圖的圖像像素差異可以計算獲得真實座標的位移或/和角度對應於圖像座標的位移或/和角度的映射關係。當然，考慮到誤差和圖像精度的因素，通常需要重複上述步驟，多次移動特徵區域不同的位移或/和角度，計算出真實座標和圖像座標間的映射關係，並採用誤差最小及精度最合適的那組資料。同樣地，對於拍攝圖像中反射系統303所對應的特徵區域那部分圖像也可以根據該方法獲得真實座標和所述特徵區域圖像座標間的映射關係，所述那部分圖像是從整幅圖像中分割出來再獨立處理的。

在具體處理時，如果反射系統303為單面反射鏡系統，則非視覺系統所在維度的區域圖像是鏡像的，所以對非視覺系統所在維度的拍攝圖像區域進行鏡像處理；如果反射系統303為多反射面或複雜反射系統時，則非視覺系統所在維度的區域圖像可以是正常、左右相反或上下相反的，這時對非視覺系統所在維度的拍攝圖像區域進行對應的反方向調整。

在具體處理時，可對不同維度的拍攝圖像對應區域進行分割後，再對應處理。這是因為不同維度的區域圖像的距離及圖像模式並不一定相同，也就是反射系統303得到的不同維度的映射關係係數不一定相同。

在一個實施例中，步驟103後得到多維視覺圖像，然後輸出，可以通過設置的連接介面輸出。

圖二為本發明實施例提供的多維視覺圖像的獲取方法具體例子流程圖，其具體步驟為：步驟201通過所述反射的一個維度的視覺系統301進行拍攝；步驟202判斷拍攝是否完成，如果是，執行步驟203；如果否，則返回步驟201執行；步驟203所述視覺系統301將拍攝後的圖像發送給影像處理系統302，由影像處理系統302對拍攝後的圖像進行分析；步驟204影像處理系統302輸出最終的多維視覺圖像或處理結果。在步驟203中對拍攝後的圖像進行分析的過程為：根據不同的測試專案，選擇設置的對應的視覺分析方式進行。

所述視覺分析方式包括但不限於：識別標籤條碼、顏色分析或/和字串讀取等。

圖三為本發明實施例提供的多維視覺圖像的獲取系統結構示意圖，其具體結構為：反射系統303、視覺系統301及影像處理系統302，其中，反射系統303用於將各個維度上的特徵區域圖像反射在一個維度上；視覺系統301用於將反射在一個維度的特徵區域圖像進行拍攝後，發送給影像處理系統302；影像處理系統302用於對拍攝後的圖像進行處理，得到多維視覺圖像。

在該結構中，所述影像處理系統302包括：分析處理單元及補償處理單元，其中，分析處理單元用於對拍攝後的圖像與預先存儲的對應圖像進行分析比較，得到分析結果；或者直接對拍攝後的圖像進行分析；補償處理單元用於對拍攝後的圖像與預先存儲的對應圖像的對比及計算，得到位移和/或補償值，可對拍攝後的圖像進行補償。

在該結構中，所述反射系統303的位置位於所述視覺系統301能夠拍攝的範圍內，角度設定偏向於所反射的特徵區域的角度。

在該結構中，所述影像處理系統302包括：第二分析處理單元，其中，第二分析處理單元用於將拍攝後的圖像按照不同維度所相對應的區域進行分割，根據不同維度的反射系統303的反射原理，進行不同維度的拍攝後圖像對應的角度調整後，再將調整後的不同維度的拍攝後的圖像進行分析處理。

以下舉幾個具體實施例進行詳細說明：

具體實施例一：自動貼標系統

請參閱圖四，圖四為本發明之多維視覺圖像的獲取方法 及系統之具體實施例一之示意圖。

步驟一、採集圖像過程

首先，開啟視覺系統301，將目標物304已反射在一個維度的特徵區域圖像進行拍攝；然後，判斷是否拍攝結束，如果否，則繼續拍攝；如果是，則執行下述步驟；最後，進入影像處理系統302。

步驟二、影像處理系統302的分析處理過程

首先，選取特徵區域Z，運行目標物304的判斷與補償計算功能，其中，特徵區域Z為目標物304一面(圖未示)；其次，輸出得到特徵區域Z圖像之目標物304是否存在以及存在時進行補償的補償值，在這裡，需要與預先存儲的對應圖像進行對比得到；再次，選取具有標籤305的特徵區域Y，運行標籤305的有無判斷及補償計算功能；再再次，輸出得到標籤305是否存在以及標籤305存在時的補償值，在這裡，需要與預先存儲的對應有標籤305的圖像進行對比得到；最後，影像處理系統302對特徵區域Z及特徵區域Y分別根據計算得到的補償值進行補償，以矯正特徵區域Z及特徵區域Y。根據矯正特徵區域Z及特徵區域Y之補償值，得透過一自動化系統306與一機械手臂307進行目標物304與標籤305之移動，以對正標籤305與目標物304。

具體實施例二：

請參閱圖五，圖五為本發明之多維視覺圖像的獲取方法及系統之具體實施例二之示意圖。

步驟一、採集圖像過程

首先，開啟視覺系統301，將目標物304已反射在一個維 度的特徵區域圖像進行拍攝；然後，判斷是否拍攝結束，如果否，則繼續拍攝；如果是，則執行下述步驟；最後，進入影像處理系統302。

步驟二、影像處理系統302的分析處理過程

首先，選擇目標物304多面圖案還原功能；其次，選取目標物304左側對應的所拍攝的圖像A，進行目標物304左側圖案分析處理還原所拍攝的圖像A；再次，選取目標物304右側對應的所拍攝的圖像B，進行目標物304右側圖案分析處理還原所拍攝的圖像B；再次，選取目標物304正面對應的所拍攝的圖像C，獲取目標物304正面圖案C；最後，輸出經過左側圖案處理的所拍攝的圖像A，經過右側圖案處理的所拍攝的圖像B，經過正面處理得到的所拍攝的圖像C。其中，圖像A~C分別位於目標物304一面上(圖未示)。

其中，該分析處理可包含一位移或/和補償處理，藉以得到一位移或/和補償值。一機械手臂可根據該位移或/和補償值移動或/和旋轉目標物304以擺正該目標物304位置。

具體實施例三：

請參閱圖六，圖六為本發明之多維視覺圖像的獲取方法及系統之具體實施例三之示意圖。

步驟一、採集圖像過程

首先，開啟視覺系統301，將目標物304a~304d已反射在一個維度的特徵區域圖像進行拍攝；然後，判斷是否拍攝結束，如果否，則繼續拍攝；如果是，則執行下述步驟；最後，進入影像處理系統302。

步驟二、影像處理系統302的分析處理過程

首先，選擇所拍攝的圖像有無特徵區域的測試；其次，選取目標物304a對應的所拍攝的特徵區域a，判斷所拍攝的特徵區域內目標物304a是否存在；再次，選取目標物304b對應的所拍攝的特徵區域b，判斷所拍攝的特徵區域內目標物304b是否存在；再次，選取目標物c對應的所拍攝的特徵區域c，判斷所拍攝的特徵區域內目標物304c是否存在；再次，選取目標物304d對應的所拍攝的特徵區域d，判斷所拍攝的特徵區域內目標物304d是否存在；最後，輸出得到特徵區域內目標物304a、b、c和d是否存在的結果。

以上舉較佳實施例，對本發明的目的、技術方案和優點進行了進一步詳細說明，所應理解的是，以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，並不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。

101~103‧‧‧步驟

Claims (9)

1. 一種多維視覺圖像的獲取方法，包括：設置一反射系統，將各個維度上的一特徵區域圖像反射在一個維度上；通過該反射的一個維度的一視覺系統進行拍攝；以及該視覺系統將一拍攝後的圖像發送給一影像處理系統；其中該影像處理系統將該拍攝後的圖像按照不同維度所相對應的區域進行分割，根據不同維度的該反射系統的反射原理，進行不同維度的該拍攝後圖像對應的角度調整後，再將調整後的不同維度的該拍攝後的圖像進行一分析處理，獲得一多維視覺圖像。
2. 如申請專利範圍第1項所述的方法，其中該分析處理包含一位移或/和補償處理，藉以得到一位移或/和補償值。
3. 一種多維視覺圖像的獲取方法，包括：設置一反射系統，將各個維度上的一特徵區域圖像反射在一個維度上；通過該反射的一個維度的一視覺系統進行拍攝；該視覺系統將一拍攝後的圖像發送給一影像處理系統；以及該影像處理系統對該拍攝後的圖像按照設定的一測試專案，進行一視覺分析，得到一多維視覺圖像。
4. 如申請專利範圍第3項所述的方法，其中該視覺分析包括識別標籤條碼、顏色分析或/和字串讀取。
5. 一種多維視覺圖像的獲取方法，包括：設置一反射系統，將各個維度上的一特徵區域圖像反射在一個維度上；通過該反射的一個維度的一視覺系統進行拍攝；該視覺系統將一拍攝後的圖像發送給一影像處理系統；以及該影像處理系統將該拍攝後的圖像與預先保存的一標準圖 像進行對比後，得到一位移值或/和補償值，並對該拍攝後的圖像進行位移或/和補償，得到一多維視覺圖像。
6. 如申請專利範圍第1、3或5項所述的方法，其中該反射系統的位置位於該視覺系統能夠拍攝的範圍內，角度設定偏向於所反射的該特徵區域的一角度。
7. 一種多維視覺圖像的獲取系統，包括：一反射系統，用於將各個維度上的一特徵區域圖像反射在一個維度上；一視覺系統，用於將反射在一個維度的該特徵區域圖像進行拍攝，得到一拍攝後的圖像；以及一影像處理系統，用以接收該拍攝後的圖像，其包含一第一分析處理單元及一第一補償處理單元，該第一分析處理單元用於對該拍攝後的圖像與一預先儲存的對應圖像進行分析比較，得到一分析結果，該第一補償處理單元用於對該拍攝後的圖像與一預先儲存的標準圖像及該分析結果進行對比及計算，得到一位移值或/和補償值，並對該拍攝後的圖像進行位移或/和補償得到一多維視覺圖像。
8. 一種多維視覺圖像的獲取系統，包括：一反射系統，用於將各個維度上的一特徵區域圖像反射在一個維度上；一視覺系統，用於將反射在一個維度的該特徵區域圖像進行拍攝，得到一拍攝後的圖像；以及一影像處理系統，用以接收該拍攝後的圖像，其包含一第二分析處理單元，用於將該拍攝後的圖像按照不同維度所相對應的區域進行分割，根據不同維度的該反射系統的反射原理，進行不同維度的該拍攝後圖像對應的角度調整後，再將調整後的不同維度的該拍攝後的圖像進行分析處理，得到一多維視覺圖像。
9. 如申請專利範圍第7或8項所述的系統，其中該反射系統的位置位 於該視覺系統能夠拍攝的範圍內，而角度設定偏向於所反射的該特徵區域的一角度。