[发明专利]一种基于深度图的平面零件三维位置和法向量计算方法

权利要求书

1.一种基于深度图的平面零件三维位置和法向量计算方法，其特征在于包括下述步骤：

(1)识别和获得深度图：使用双目立体视觉系统获取工业场景中的图像，包括左图像和右图像，然后使用形状匹配算法来识别左图像中的零件；再使用双目立体视觉系统计算零件所在感兴趣区域的稠密深度图；

(2)移除离群点：将稠密深度图转换为三维点云，对点云进行非均匀采样以移除杂乱背景，再进行鲁棒的统计分析以移除点云中的反光离群点；

(3)平面拟合：利用移除离群点后的点云，使用随机样本一致性算法拟合平面，得到平面方程；

(4)计算三维位置和法向量：利用上述平面方程，计算零件的三维位置和法向量；再采用坐标转换方法，将三维位置和法向量从摄像机坐标系转换到世界坐标系上，完成零件的三维定位。

2.根据权利要求1所述的基于深度图的平面零件三维位置和法向量计算方法，其特征在于：步骤(1)中，所述使用形状匹配算法来识别左图像中的零件，其识别步骤是：首先，创建零件的模板图像，同时假定左图像中存在位姿各异的零件；其次，在左图像中移动模板，计算模板图像与左图像的匹配区域的相似度，如果零件的方向与模板不同，还需要创建多个角度的模板；第三，如果相似度大于给定阈值，则意味着找到该模板的一个实例；最后，使用双目视觉系统来计算该实例的稠密深度图。

3.根据权利要求2所述的基于深度图的平面零件三维位置和法向量计算方法，其特征在于：所述相似度是指模板图像与左图像的匹配区域的方向向量的夹角的余弦值的和的平均值，具体表示为：假定模板图像表示为T，其中任意点(x,y)灰度值表示为T(x,y)，使用有限差分算子求模板图像的偏导数(T_x(x,y),T_y(x,y))，它构成了模板图像的方向向量，方向向量的角度θ_T(x,y)＝tan^-1(T_y(x,y),T_x(x,y))；同样地，将左图像表示为I，其中任意点(x,y)灰度值表示为I(x,y)，求左图像的偏导数(I_x(x,y),I_y(x,y))，它构成了左图像的方向向量，方向向量的角度θ_I(x,y)＝tan^-1(I_y(x,y),I_x(x,y))；形状匹配的相似度表示为：

s(r,c)=1nΣ(x,y)∈Tcos(θT(x,y)-θI(x+r,y+c))---(1)]]>

式(1)中：n是模板图像像素点的数量，s(r,c)是左图像I上任一点(r,c)的得分。