[发明专利]一种二维图像下汽车发动机盖抓取位姿的估计方法

权利要求书

1.一种二维图像下汽车发动机盖抓取位姿的估计方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

S1.利用九点标定法进行二维手眼标定，建立相机像素坐标系与机械臂基坐标系之间的坐标变换关系，得到转换矩阵；

S2.获取发动机盖模板工件图像，将模板工件图像下采样后进行粗定位，以粗定位获得特征轮廓的质心点，并计算出中心，基于中心点得到精定位区域图片；

S3.基于精定位区域图片进行精定位，得到模板工件图像定位点和模板工件图像圆心点；

S4.连接模板工件图像定位点和模板工件图像圆心点，得到模板工件方向向量；

S5.利用机械臂直接抓取模板工件位姿下的发动机盖，确定对应模板工件位姿下的机械臂坐标点和机械臂基坐标系平面下的机械臂姿态方向角；

S6.实时获取待估计发动机盖的位置拍摄二维图像，以采用S2～S4的方式确定待估计发动机盖的图像定位点以及待估计发动机盖的方向向量；

S7.基于待估计发动机盖的图像定位点以及待估计发动机盖的方向向量，实时计算获取待估计发动机盖的最终定位点和待估计发动机盖的最终姿态方向角；

S8.待估计发动机盖的最终定位点和待估计发动机盖的最终姿态方向角发送给机械臂进行校正，机械臂根据校正抓取发动机盖。

2.根据权利要求1所述的二维图像下汽车发动机盖抓取位姿的估计方法，其特征在于，在步骤S1中，设利用相机获取九个点在相机像素坐标系上的坐标：(u₁，v₁)，...，(u₉，v₉)，九个点在相机像素坐标系上的坐标对应的机械臂基坐标系上的坐标：(x₁，y₁)，...，(x₉，y₉)，对于九个点中的任意一个在相机像素坐标系上的坐标(u，v)与机械臂基坐标系上的坐标(x，y)，坐标转换关系满足：

其中，表示转换矩阵，A、B、C、D、E、F均为转换矩阵的元素。

3.根据权利要求2所述的二维图像下汽车发动机盖抓取位姿的估计方法，其特征在于，在步骤S2中，将模板工件图像下采样后进行粗定位，以粗定位获得特征轮廓的质心点，并计算出中心，基于中心点得到精定位区域图片的过程为：

S21.设获取的模板工件图像为temp_img_(u，v)，进行下采样后得到图片sub_img_(u，v)；

S22.利用OTSU阈值分割算法得到图片sub_img_(u，v)的模糊二值图binary_(u，v)，对模糊二值图binary_(u，v)进行二值形态学操作得到轮廓边缘edge_(u，v)；

S23.基于发动机盖顶部轮廓形状特征，通过多边形边数从轮廓边缘edge_(u，v)中筛选出特征轮廓feature_edge_(u，v)；

S24.计算特征轮廓feature_edge_(u，v)的一阶矩M_1，0，M_0,1和零阶矩M_0,0，得到特征轮廓feature_edge_(u，v)的质心点edge_centroid(u，v)；计算公式为：

u_{edge_centroid}＝M_1,0/M_0,0

v_{edge_centroid}＝M_0,1/M_0,0

其中，u_{edge_centroid}表示质心点edge_centroid(u，v)的u轴坐标，v_{edge_centroid}表示质心点edge_centroid(u，v)的v轴坐标；

S25.将sub_img_(u，v)中的质心点edge_centroid(u，v)转换为图片temp_img_(u，v)中的点roi_center(u，v)，转换关系满足：

u_{roi_center}＝u_{edae_centroid}*cols/h1

v_{roi_center}＝v_{edge_centroid}*rows/w1

其中，cols表示图片temp_img_(u，v)的像素长，rows表示图片temp_img_(u，v)的像素宽，h1、w1为下采样后的像素长和像素宽；

S26.以roi_center(u，v)为中心点截取出像素长h2和像素宽w2的精定位区域图片new_img_(u，v)。