[发明专利]视图二维姿态模板的构建方法及识别方法、定位抓取系统

权利要求书

1.一种视图二维姿态模板的构建方法，其特征在于，包括：

获取目标物体对应的三维模型的模板信息；

根据所述模板信息生成所述目标物体在不同姿态下分别对应的视图；

根据生成的各个视图建立视图树，形成视图金字塔，所述视图金字塔包括高低分布的多个层级，相邻层级内形成有父子视图关系的多对视图模型；

利用所述视图金字塔中每一个层级内的每个所述视图模型产生对应的二维模型，构建得到视图二维姿态模板；所述二维模型包括所述目标物体在相应姿态下的二维位姿数据，所述视图二维姿态模板用于对所述目标物体进行三维位姿的识别；

所述利用所述视图金字塔中每一个层级内的每个所述视图模型产生对应的二维模型，构建得到视图二维姿态模板，包括：

对于所述视图金字塔的每一个层级内的任意视图模型，根据预设的二维姿态变化范围对该视图模型进行二维投影以得到投影模型，根据所述投影模型映射得到对应的映射图像；选择所述映射图像中超出预设的梯度阈值和角度阈值的边缘点，根据预设的旋转缩放范围对选择的各个边缘点进行旋转缩放处理，生成该视图模型对应的二维模型；

将所述视图金字塔的每一个层级内的各个视图模型分别对应的二维模型设于该层级内，重新构建所述视图金字塔的层级，组合各个层级形成视图二维姿态模板，所述视图二维姿态模板中相邻层级内分布的二维模型通过所对应视图模型的父子视图关系进行互为关联。

2.如权利要求1所述的构建方法，其特征在于，所述根据所述模板信息生成所述目标物体在不同姿态下分别对应的视图，包括：

将所述模板信息转换到参考坐标系，在预设的三维姿态变化范围内对坐标转换后的所述模板信息进行离散化采样，得到所述目标物体的透视投影视图；所述参考坐标系与目标摄像装置所在的摄像机坐标系的方向相同，且参考坐标系的原点位于摄像机坐标系的一个坐标轴上；

根据所述透视投影视图将所述模板信息投影到三通道的视图平面中，得到三通道的彩色图像，所述彩色图像中的每个像素位置填充所述目标物体上对应位置的法向量，根据所述彩色图像形成所述目标物体在不同姿态下分别对应的视图。

3.如权利要求2所述的构建方法，其特征在于，在将所述模板信息转换到参考坐标系之前，还包括：在一球坐标系中计算所述模板信息中各个数据点的映射坐标，所述映射坐标被用于转换到所述参考坐标系，使得所述模板信息被转换到所述参考坐标系；

在形成所述目标物体在不同姿态下分别对应的视图之后，还包括：获取目标摄像装置的内参，根据所述内参对所述各个视图进行畸变校正，计算畸变反变换映射图，利用所述畸变反变换映射图消除所述目标摄像装置对各个视图的畸变影响。

4.如权利要求1所述的构建方法，其特征在于，所述根据生成的各个视图建立视图树，形成视图金字塔，包括：

利用生成的各个视图形成视图树的第一级，对于第一级内的所有视图，计算相邻视图之间的相似性，将相似性超过第一级对应的特定临界值的视图作为子视图且进行位姿合并，合并后的视图设于第一级内；

将第一级内合并后的视图和未被合并的视图映射形成视图树的第二级，对于第二级内的所有视图，计算相邻视图之间的相似性，将相似性超过第二级对应的特定临界值的视图进行位姿合并，合并后的视图和未被合并的视图均作为父视图且在第一级内对应的视图作为该父视图所关联的子视图，从而得到第二级和第一级之间的父子视图关系；

依次类推，分别得到视图树中高低相邻两级之间的父子视图关系，直至最高一级上的视图不能再进行位姿合并为止，由此建立具有多级的视图树，所述视图树的每一级内的父视图和设于低一级内对应的子视图之间通过参考位置互为关联；

根据所述视图树的每一级内分布的每个视图生成对应的视图模型，构建视图金字塔的一个层级，结合各个层级形成视图金字塔。

5.如权利要求1所述的构建方法，其特征在于，在根据预设的旋转缩放范围对选择的各个边缘点进行旋转缩放处理之前，还包括：

利用匹配位姿对选择的边缘点进行增强处理，用于通过非极大值抑制和边缘细化的运算得到增强处理后的边缘点，以根据预设的旋转缩放范围对增强处理后的各个边缘点进行旋转缩放处理。