[发明专利]基于反射型激光清除异物装置的目标识别定位方法

权利要求书

1.一种基于反射型激光清除异物装置目标识别定位方法，其特征在于：该方法基于反射型激光清除异物装置，该装置包括转台(22)、激光部件(4)、输入输出装置、控制系统和视觉传感器(10)；其中，转台(22)包括方位部件(1)和俯仰部件(2)，激光部件(4)包括激光发射头(19)、反射镜部件一(20)、反射镜部件二(21)；

方位部件(1)安装在固定架(5)上方，俯仰部件(2)安装在方位部件(1)上方，激光发射头(19)安装在方位部件(1)中，反射镜部件一(20)、反射镜部件二(21)安装在俯仰部件(2)中，视觉传感器(10)安装在俯仰部件(2)中；

控制系统与视觉传感器(10)连接，调整视觉传感器(10)参数；视觉传感器(10)用于捕获异物点，将图像传给控制系统进行图像识别；控制系统分别与方位部件(1)、俯仰部件(2)相连，控制系统对图像识别的结果进行处理，驱动方位部件(1)、俯仰部件(2)进行方位和俯仰两自由度的转动，从而带动视觉传感器(10)和激光部件(4)转动；输入输出装置与控制系统连接，用于显示控制系统的控制界面和输入操作信息；

该方法包括以下步骤：

步骤一：采集包括异物目标在内的当前图像帧，并传给控制系统，在显示屏上实时显示图像；

步骤二：控制系统接收到输入装置传入的跟踪指令后，进行图像识别；如果识别失败，返回步骤一；否则，通过图像识别得到线缆直径在相机平面中投影的宽度d和异物缠绕点的图像坐标；

步骤三：根据宽度d求出异物距离装置的真实距离Zc；

步骤四：根据距离Zc解算出激光点在图像平面中的坐标作为目标坐标(x₀,y₀)；

步骤五：图像平面坐标系到角度坐标系的坐标解算；控制系统根据距离Zc下相机平面坐标系中像素点和角度坐标系的对应关系，得到激光点的角度坐标(θ_x0,θ_y0)和异物点的角度坐标(θ_x1,θ_y1)，将异物点定位；

步骤六：对激光点和异物点的角度坐标作差，得到转台应转动的角度Δθ＝(Δθ_x,Δθ_y)，控制系统发送命令给转台，使激光点和异物点重合。

2.根据权利要求1所述的目标识别定位方法，其特征在于：所述步骤二的具体实现方法为：

步骤2.1：控制系统将相机捕捉到的像素值为n*m的图像灰度化；

步骤2.2：将图像转化成byte数组的形式，得到一个n*m的图像矩阵，其中每一个元素A_ij对应该像素点的灰度值

步骤2.3：获取图像中指定区域的图像信息，转换为图像识别矩阵，将矩阵表示的图像信息在相机平面的坐标系中分别进行x轴和y轴的投影；对于图像识别矩阵中每一行、每一列求∑A_i,j，对该结果作曲线图，得到在x轴和y轴上的投影；

步骤2.4：通过分析投影得到的曲线，得到波谷值对应的图像坐标，即异物缠绕点坐标(x₁,y₁)；

步骤2.5：求出y轴上波谷的像素宽，即得到线缆直径在相机平面中投影的宽度d。

3.根据权利要求1所述的目标识别定位方法，其特征在于：所述步骤三中，根据摄像机模型中的针孔模型和三角形相似原理得出

其中，f为相机焦距，d是线缆直径在相机平面中投影的宽度，d₀是线缆真实直径，通过该公式求出异物距离装置的真实距离Zc。