[发明专利]物件测量方法与系统

说明书

技术领域

本申请涉及一种物件测量方法与系统，具体地说，涉及一种利用非平行设置的二图像撷取装置依据光束交会共线函数来计算出物件的立体坐标的物件测量方法与系统。

背景技术

由于科技的快速演进，无论是在商品设计、工业制造或是高精密的操作领域中，需要借重于机器人或机器手臂等自动化系统来进行的操作程序也越来越多，因此，如何提升自动化系统的运作效率也成为重要的课题。其关键就在于如何令机器人或机器手臂等自动化系统得以精确地辨识出空间中的物件的立体坐标，据此，各种可测量出物件的立体坐标的测量方法也应运而生。

如美国US 06795200号专利申请所公开的物件测量方法，其先将结构光源投射于待测平面上，接着利用平行设置的二摄影机来分别取得待测平面上的物件图像。然而，实际使用时，结构光源摆设与配置往往会增加使用者额外的负担。其次，以简易的三角几何原理来计算立体坐标时，因无法兼顾到摄影机本身的观测误差，以致其所计算出的物件的立体坐标的精确度不足，而精确度不足的立体坐标更会使系统于后续作业中产生过大的误差，故上述US 06795200号专利申请不但实用性不佳，也无法适用于高精确度的操作领域中。

再者，在美国US 20060088203号专利申请所公开的物件测量方法中，乃先于工作区域上方同时架设多台固定式的摄影机，藉此对工作区域中的物件进行三维的取像作业，接着，在取像完成后再利用简易的三角几何原理来计算出物件的立体坐标。然而，通过固定架设于工作区域上的多台摄影机来进行三维的取像作业不但成本较高，且使用弹性不佳，同时，也容易因视觉死角而阻碍三维的取像作业的进行，无法适用于高精细的操作领域。

另外，欧洲WO 2008076942号专利申请亦公开了一种物件测量方法，其先将单摄影机设置于移动式的机器手臂上，以利用移动式的机器手臂来针对工作区域中的物件进行多次、不同角度的取像作业，接着，再通过简易的三角几何原理来计算出物件的立体坐标。然而，运用单摄影机来对工作区域中的物件进行多次、不同角度的取像作业需要耗费额外的时间，不但提高了成本，也降低了实用性。其次，与前述US 06795200号专利申请及US 20060088203号专利申请相同，利用简易的三角几何原理所计算出的物件的立体坐标，同样地会使系统于后续的作业中产生过大的误差，当然也无法适用于极精细的操作领域。

有鉴于此，如何提供一种用以测量物件的立体坐标的物件测量方法与系统，不但可方便、快速、精确地取得物件的立体坐标，更可适用于高精细的操作领域，亟为各界所急待解决的课题。

发明内容

为达上述目的及其他目的，本发明提出一种物件测量方法，利用一组并排且向内旋转的非平行设置的第一图像撷取装置与第二图像撷取装置以及与该第一及第二图像撷取装置相连接的处理模块对物件进行测量，该物件测量方法包括以下步骤：(1)令该第一图像撷取装置与该第二图像撷取装置分别撷取至少一已知立体坐标的镜头校正点的第一图像及第二图像，再令该处理模块通过镜头校正演算法依据该第一图像及该第二图像分别求得该第一图像撷取装置的第一镜头扭曲参数及该第二图像撷取装置的第二镜头扭曲参数；(2)令该第一图像撷取装置与该第二图像撷取装置撷取相同的多个已知立体坐标的姿态校正点的图像坐标，再令该处理模块将该姿态校正点的立体坐标、该第一镜头扭曲参数及该第二镜头扭曲参数代入以光束交会共线成像原理为基础的几何函数，其中，该几何函数中包含未知的该第一图像撷取装置的第一镜头中心与第一姿态参数以及未知的该第二图像撷取装置的第二镜头中心与第二姿态参数；以及(3)令该处理模块利用预设的演算法计算该几何函数，以解出该第一图像撷取装置的该第一镜头中心与该第一姿态参数以及该第二图像撷取装置的该第二镜头中心与该第二姿态参数，并将所解出的该第一镜头中心、该第一姿态参数、该第二镜头中心与该第二姿态参数代入该以光束交会共线成像原理为基础的几何函数中，以产生对应该第一及第二图像撷取装置的第一光束交会共线函数与第二光束交会共线函数。

在一较佳态样中，还包括步骤(4)，令该第一图像撷取装置与该第二图像撷取装置同时撷取一目标物件的特征点坐标，并将该第一图像撷取装置所撷取的特征点坐标与该第二图像撷取装置所撷取的特征点坐标代入该第一及第二光束交会共线函数中，以计算出该目标物件的立体空间坐标。

在另一较佳态样中，上述的步骤(2)中的该以光束共线成像原理为基础的几何函数满足其中，展开后为