[发明专利]基于融合仿射变换的纹理图像目标定位方法

说明书

本发明公开一种基于融合仿射变换的纹理图像目标定位方法，定位精度高。本发明的纹理图像目标定位方法，包括如下步骤：(10)柜体表面区域定位：在双目相机采集的柜体表面纹理图像上，利用模板匹配定位柜体表面区域；(20)柜体表面平面法向量计算：根据柜体表面区域内的三维点云，拟合出柜体平面，从而得到柜体表面平面法向量；(30)纹理图像仿射变换：利用单应性矩阵H，对操作时纹理图像做仿射变换，实现与建站时纹理图像的配准；(40)目标定位：在经过仿射变换的纹理图像上利用相关法模板匹配定位到目标区域，根据纹理图像与三维点云的配准关系，获取待操作目标的三维坐标。

技术领域

本发明属于目标定位技术领域，特别是一种基于融合仿射变换的纹理图像目标定位方法。

背景技术

为了采用智能移动操作机器人对变电站KYN28型高压开关柜进行自动倒闸作业，机器人需要搭载六轴机械臂及末端执行器作为执行机构，同时在机械臂末端安装双目相机作为感知机构。双目相机利用双目测距原理，获取场景的纹理图像和以双目相机中心点为原点的三维点云，并且将纹理图像和三维点云进行配准，从而使得纹理图像中的每个像素点都对应一个三维坐标值。为了引导机械臂末端执行器对开关柜上的旋钮或者按钮进行操作，需要在纹理图像上精确定位到操作目标的位置，进而根据纹理图像和三维点云的配准关系获取到待操作目标点的三维位姿。

在执行倒闸操作任务时，操作机器人基于激光SLAM导航至操作点位。由于导航定位存在一定的偏差，机器人每次到达的位置也存在差异，因此用双目相机拍摄的纹理图像也会存在仿射变换，直接基于模板匹配进行操作目标的定位，容易造成操作目标定位存在偏差，进而影响到机械臂操作的准确性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于融合仿射变换的纹理图像目标定位方法，定位精度高。

实现本发明目的的技术解决方案为：

一种基于融合仿射变换的纹理图像目标定位方法，包括如下步骤：

(10)柜体表面区域定位：在双目相机采集的柜体表面纹理图像上，利用模板匹配定位柜体表面区域；

(20)柜体表面平面法向量计算：根据柜体表面区域内的三维点云，拟合出柜体平面，从而得到柜体表面平面法向量；

(30)纹理图像仿射变换：利用单应性矩阵H，对操作时纹理图像做仿射变换，实现与建站时纹理图像的配准；

(40)目标定位：在经过仿射变换的纹理图像上利用相关法模板匹配定位到目标区域，根据纹理图像与三维点云的配准关系，获取待操作目标的三维坐标。

本发明与现有技术相比，其显著优点为：

定位精度高：本发明采用单应性矩阵对纹理图像做仿射变换，由于双目相机能够同时获取到柜体的纹理图像和三维点云，根据柜体表面三维点云数据可以拟合出柜体平面，从而获取到柜体表面法向量，与建立操作点时柜体平面法向量作对比，可以计算出单应性矩阵，从而可以显著提高纹理图像目标定位的精度。

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。

附图说明

图1是本发明基于融合仿射变换的纹理图像目标定位方法的主流程图。

图2是关于向量旋转的原理图。

具体实施方式

如图1所示，本发明基于融合仿射变换的纹理图像目标定位方法，包括如下步骤：

(10)柜体表面区域定位：在双目相机采集的柜体表面纹理图像上，利用模板匹配定位柜体表面区域。

在对操作目标进行建站采集时，预先框选柜体表面矩形框区域作为模板。

在操作时，在双目相机采集的经过配准的柜体表面纹理图像上利用模板匹配定位柜体表面区域。