第10章. 工业机器人视觉伺服控制.ppt

10.4.1视觉测量视觉测量主要研究从二维图像信息到二维或三维笛卡尔空间信息的映射。这里介绍常用的单目和双目视觉位置测量。1.单目视觉位置测量这里介绍在垂直于摄像机光轴中心线的平面内目标的二维测量和已知尺寸目标的三维测量。(10-24)10.4视觉测量与控制图10.12垂直于光轴中心线平面内目标的测量10.4.1视觉测量由于绝对坐标系的坐标轴与摄像机坐标系的坐标轴平行，由式（10-6）得(10-25)将目标沿XW轴分成N份,每一份近似为一个矩形,见图10.13。10.4视觉测量与控制假设第i个矩形的4个顶点分别记为P1i、P2i、P1i+1、P2i+1,则目标的面积为(10-26)图10.13目标面积计算示意图10.4.1视觉测量将式（10-24）、（10-25）代入式（10-26）,得（10-27）S1为目标在图像上的面积。由式（10-27）可得pz的计算公式：(10-28)10.4视觉测量与控制10.4.1视觉测量一个在绝对坐标系中已知的点Pj=(xwj,ywj,zwj),其图像坐标为(uj,vj),可以计算出px和py：(10-29)获得px、py和pz后，可以根据图像坐标计算出目标上任意点在摄像机坐标系和绝对坐标系下的坐标。10.4视觉测量与控制10.4.1视觉测量2.立体视觉位置测量立体视觉比较常见的方式有双目视觉、多目视觉和结构光视觉。这里主要介绍双目视觉和线结构光视觉测量。（1）双目视觉双目视觉利用两台摄像机采集的图像上的匹配点对,计算出空间点的三维坐标。10.4视觉测量与控制10.4.1视觉测量由空间点P在摄像机C1的图像坐标(u1,v1),可以计算出点P在摄像机C1的焦距归一化成像平面的成像点P1c1的坐标:(10-30)10.4视觉测量与控制10.4.1视觉测量空间点P在摄像机C1的光轴中心点与点P1c1构成的直线上,有(10-31)由空间点P在摄像机C2的图像坐标（u2,v2）,可以计算出点P在摄像机C2的焦距归一化成像平面的成像点P1c2的坐标:10.4视觉测量与控制10.4.1视觉测量(10-32)将点P1c2在摄像机C2坐标系的坐标,转换为在摄像机C1坐标系的坐标:(10-33)空间点P在摄像机C2的光轴中心点与点P1c2构成的直线上。而摄像机的光轴中心点在摄像机C1坐标系中的位置向量,即为的位置向量。因此,该直线方程可表示为：10.4视觉测量与控制10.4.1视觉测量（10-34）上述两条直线的交点,即为空间点P,见图10.14。对式(10-31)和式(10-34)联立,即可求解出空间点P在摄像机C1坐标系中的三维坐标。由于摄像机的内外参数存在标定误差,上述两条直线有时没有交点。因此,在利用式(10-31)和式(10-34)求解点P在摄像机C坐标系中的三维坐标时,通常采用最小二乘法求解。10.4视觉测量与控制10.4.1视觉测量（2）结构光视觉测量线结构光视觉利用摄像机采集的一幅图像,计算激光条纹上特征点的三维坐标。假设摄像机的内参数以及激光平面方程参数已知,并假设激光平面方程表示为（10-35）a,b,c为激光平面方程参数。将式(10-31)代入式(10-35),得10