[发明专利]基于机器视觉的角度检测装置及方法

权利要求书

1.一种基于机器视觉的角度检测装置，其特征在于，包括壳体和设置于壳体内部的转盘，所述转盘的中心设有转轴，转盘上设有形状相同但大小不同的至少两个标识，所述至少两个标识为中心相重合的圆形、平行四边形、正三角形或正偶数边形；标识之间设有至少一条编码条标，且每条编码条标的中线过中心，每条编码条标对应一条编码，且每两条编码条标对应的编码不同；还包括用于摄取转盘图像的图像采集装置和照明光源，所述照明光源和数字图像采集装置通过壳体固定。

2.根据权利要求1所述的基于机器视觉的角度检测装置，其特征在于，所述标识为两个，分别第一标识和第二标识。

3.根据权利要求2所述的基于机器视觉的角度检测装置，其特征在于，所述第一标识和第二标识均为圆形。

4.应用权利要求1所述的基于机器视觉的角度检测装置进行角度检测的方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）标定图像采集装置内部参数矩阵K；

（2）利用图像采集装置摄取转盘图像，从转盘图像之分割出至少两个标识的标识图像，求取至少两个标识图像方程，并根据至少两个标识图像方程求取标识的中心的图像坐标；

（3）在时刻t1，摄取编码条标图像，解析第一编码条标的编码，并提取第一编码条标的第一边界图像方程；

（4）在时刻t2，摄取编码条标图像，解析第二编码条标的编码，并提取第二编码条标的第二边界图像方程；

（5）求取标识所在平面的灭线方程，并求取灭线上第一边界所在直线方向的灭点坐标和灭线上第二边界所在直线方向的灭点坐标；

（6）根据两个交点坐标和参数矩阵K，分别求取t1时刻第一编码条标和t2时刻第二编码条标的单位方向向量，根据第一编码条标和第二编码条标的单位方向向量求取t1至t2时间段内转动的角度。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，步骤（2）中所述至少两个标识均为圆形。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，步骤（2）中所述利用图像采集装置摄取转盘图像，从转盘图像之分割出至少两个标识的标识图像，求取至少两个标识图像方程的方法是：

设g1为一条圆曲线经图像采集装置采集得到的图像，提取该圆曲线的边界，并在边界上任意选取至少5个点，求取出至少5个点相应的图像坐标，分别表示为(u_i v_i)i＝1，2，3，...，则g1的方程通式可描述为：g(u,v)=uv1T·M·uv1=0,]]>M=A0.5C0.5D0.5CB0.5E0.5D0.5EF,]]>取A=1，将至少5个点相应的图像坐标(u_i v_i)代入上式中，有uivi1T·10.5c0.5d0.5cb0.5e0.5d0.5ef·uivi1=0,]]>其中，b=B/A，c=C/A，d=D/A，e=E/A，f=F/A；求解出b、c、d、e、f，则标识图像方程为：G_i(u,v)=A_iu²+B_iv²+C_iuv+D_iu+E_iv+F_i=0其中，A_i=1。