机器视觉系统校准技术方案

这里公开了用于机器视觉的系统与方法。机器视觉系统包括运动呈现装置、第一图像传感器与第二图像传感器。机器视觉系统包括构造为运行存储在存储器中的计算机程序的处理器，该程序构造为确定第一转换，其允许在与所述运动呈现装置相关的第一坐标系统和与所述第一图像传感器相关的第二坐标系统之间映射，以及确定第二转换，其允许在与所述运动呈现装置相关的所述第一坐标系统和与所述第一图像传感器相关的第三坐标系统之间映射。

【技术实现步骤摘要】
相关申请的交叉引用本申请要求2015年7月31日提交的标题为“机器视觉系统校准”的临时专利申请No.62/199,459在35U.S.C.§119(e)下的权益，其全部内容都通过引用整体包含于此。
公开的装置、系统、与计算方法大体上涉及机器视觉系统，并且更具体地说，涉及校准机器视觉系统。
技术介绍
在机器视觉系统中，可以利用一个或多个图像捕获装置以在对象或成像场景内的表面上执行视觉系统处理。这些处理可以包括检查、成像/符号解码、对象对准、和/或多种其它任务。在一些实施方式中，机器视觉系统可以用于检查布置在成像场景内或者经过成像场景的工件。此场景可以通过一个或多个图像捕获装置成像。通过图像捕获装置捕获的图像可以通过机器视觉系统处理以确定关于成像场景内的特征的信息，诸如特征的现实世界位置、位姿等的信息。在一些应用中，可以校准图像捕获装置以允许机器视觉系统以增加的准确性和可靠性执行视觉任务。在一些情形中，可以利用校准目标来校准视觉系统中的图像捕获装置。校准目标可以是具有准确地已知(例如，由于制造过程)或者可测量尺寸特征的任何对象。例如，校准目标可以包括校准板。校准板可以是使得具有在其表面上可见的不同图案的平面对象。可以布置不同的图案，使得机器视觉系统或用户可以容易地识别通过图像捕获装置获取的校准板的图像中的可视特征。一些示例性图案包括点栅格、线栅格、蜂窝图案，正方形棋盘、三角形棋盘等。此图案通常地包括高度可定位特征。特征的定位中的准确性等级可能影响校准的准确性。通过板的设计，诸如关于在此设计中明确定义的参考位置和/或坐标系统的位置和/或定向，每个可视特征的特征都是已知的。存在于此设计中的特征可以包括校准特征。校准特征可以是校准板的设计中的单独特征，其特征可以容易地测量(例如，特征的位置、尺寸、颜色等)，并且其通过标定设计的期望特征是已知的。例如，一些可能的校准特征位置包括棋盘图案瓷砖的角或中心，或者点栅格中的点的中心，或者线栅格中的线交叉。校准板设计可以包括以重复图案布置的大量的校准特征。更基本地，校准特征可以从获取的图像容易地提取并且可以提供已知特征。在一些应用中，利用已知的尺寸特征来校准机器视觉系统。
技术实现思路
一些实施方式包括机器视觉系统。机器视觉系统包括一个或多个接口，此一个或多个接口构造为提供与运动呈现装置、第一图像传感器、第二图像传感器的通信。运动呈现装置构造为提供平移移动与面内旋转移动中的至少一个，并且与第一坐标系统相关。运动呈现装置构造为直接地或间接地承载第一校准板与第二校准板，并且第一校准板与第二校准板相应地包括具有关于第一校准板的已知的物理位置的多个第一特征，与具有关于第二校准板的已知的物理位置的多个第二特征。第一图像传感器与第二图像传感器构造为相应地捕获第一校准板与第二校准板的图像，并且第一图像传感器与第二图像传感器相应地与第二坐标系统与第三坐标系统相关。机器视觉系统还包括构造为运行存储在存储器中的计算机程序的处理器。存储在存储器中的计算机程序可操作为致使处理器经由一个或多个接口将第一数据发送到运动呈现装置，该第一数据构造为致使运动呈现装置移动到要求的第一位姿；经由一个或多个接口接收来自运动呈现装置的报告的第一位姿；以及经由一个或多个接口接收来自第一图像传感器的关于报告的第一位姿的第一校准板的第一图像；以及经由一个或多个接口接收来自第二图像传感器的关于报告的第一位姿的第二校准板的第二图像。计算机程序还可操作为致使处理器确定第一校准板上的多个第一特征与第一图像中的多个第一特征的第一位置之间的多个第一对应关系；确定第二校准板上的多个第二特征与第二图像中的多个第二特征的第二位置之间的多个第二对应关系；至少部分地基于多个第一对应关系与报告的第一位姿确定第一坐标系统与第二坐标系统之间的第一转换；以及至少部分地基于多个第二通信与报告的第一位姿确定在第一坐标系统与第三坐标系统之间的第二变换。一些实施方式包括机器视觉系统。机器视觉系统包括一个或多个接口，此一个或多个接口构造为提供与运动呈现装置、第一图像传感器、第二图像传感器的通信。运动呈现装置构造为提供平移移动与面内旋转移动中的至少一个，并且与第一坐标系统相关。运动呈现装置构造为直接地或间接地承载第一校准板与第二校准板，并且第一校准板与第二校准板相应地包括具有关于第一校准板的已知的物理位置的多个第一特征，与具有关于第二校准板的已知的物理位置的多个第二特征。第一图像传感器与第二图像传感器构造为相应地捕获第一校准板与第二校准板的图像，并且第一图像传感器与第二图像传感器相应地与第二坐标系统与第三坐标系统相关。机器视觉系统还包括构造为运行存储在存储器中的计算机程序的处理器。存储在存储器中的计算机程序可操作为致使处理器经由一个或多个接口将第一数据发送到运动呈现装置，该第一数据构造为致使运动呈现装置移动到要求的第一位姿；经由一个或多个接口接收来自运动呈现装置的报告的第一位姿；以及经由一个或多个接口接收来自第一图像传感器的关于报告的第一位姿的第一校准板的第一图像；以及经由一个或多个接口接收来自第二图像传感器的关于报告的第一位姿的第二校准板的第二图像。计算机程序还可操作为致使处理器确定第一校准板上的多个第一特征与第一图像中的多个第一特征的第一位置之间的多个第一对应关系；确定第二校准板上的多个第二特征与第二图像中的多个第二特征的第二位置之间的多个第二对应关系；确定第一变换，其允许在与运动呈现装置相关的第一坐标系统和与第一图像传感器相关的第二坐标系统之间映射；以及确定第二变换，其允许在与运动呈现装置相关的第一坐标系统和与第一图像传感器相关的第三坐标系统之间映射。一些实施方式包括另一种类型的机器视觉系统。机器视觉系统包括一个或多个接口，此一个或多个接口构造为提供与运动呈现装置、第一图像传感器、第二图像传感器的通信。运动呈现装置构造为提供平移移动与面内旋转移动中的至少一个，并且与第一坐标系统相关，运动呈现装置还构造为直接地或间接地承载第一图像传感器与第二图像传感器。第一图像传感器与第二图像传感器构造为相应地捕获第一校准板与第二校准板的图像，并且第一图像传感器与第二图像传感器相应地与第二坐标系统与第三坐标系统相关。第一校准板与第二校准板相应地包括具有关于第一校准板的已知物理位置的多个第一特征，与具有关于第二校准板的已知物理位置的多个第二特征。机器视觉系统还包括构造为运行存储在存储器中的计算机程序的处理器。计算机程序可操作为致使处理器经由一个或多个接口将第一数据发送到运动呈现装置，该第一数据构造为致使运动呈现装置移动到要求的第一位姿；经由一个或多个接口接收来自运动呈现装置的报告的第一位姿；以及经由一个或多个接口接收来自第一图像传感器的关于报告的第一位姿的第一校准板的第一图像；以及经由一个或多个接口接收来自第二图像传感器的关于报告的第一位姿的第二校准板的第二图像。计算机程序进一步可操作为致使处理器确定第一校准板上的多个第一特征与第一图像中的多个第一特征的第一位置之间的多个第一对应关系；确定第二校准板上的多个第二特征与第二图像中的多个第二特征的第二位置之间的多个第二对应关系；至少部分地基于多个第一对应关系与报告的位姿确定第一坐标系统与第二坐标系统之间的第一转本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种机器视觉系统，包括：一个或多个接口，其构造为提供与运动呈现装置、第一图像传感器与第二图像传感器的通信，其中：所述运动呈现装置构造为提供平移移动与面内旋转移动中的至少一个，并且与第一坐标系统相关；所述运动呈现装置构造为直接地或间接地承载第一校准板与第二校准板，并且所述第一校准板与所述第二校准板相应地包括具有关于所述第一校准板的已知的物理位置的多个第一特征以及具有关于所述第二校准板的已知的物理位置的多个第二特征；以及所述第一图像传感器与所述第二图像传感器构造为相应地捕获所述第一校准板与所述第二校准板的图像；并且所述第一图像传感器与所述第二图像传感器相应地与第二坐标系统与第三坐标系统相关；以及处理器，其构造为运行存储在存储器中的计算机程序，该计算机程序构造为：经由所述一个或多个接口将第一数据发送到所述运动呈现装置，该第一数据构造为致使所述运动呈现装置移动到要求的第一位姿；经由所述一个或多个接口接收来自所述运动呈现装置的报告的第一位姿；经由所述一个或多个接口接收来自所述第一图像传感器的关于所述报告的第一位姿的所述第一校准板的第一图像；经由所述一个或多个接口接收来自所述第二图像传感器的关于所述报告的第一位姿的所述第二校准板的第二图像；确定所述第一校准板上的所述多个第一特征与所述第一图像中的多个第一特征的第一位置之间的多个第一对应关系；确定所述第二校准板上的所述多个第二特征与所述第二图像中的多个第二特征的第二位置之间的多个第二对应关系；确定第一转换，其允许在与所述运动呈现装置相关的所述第一坐标系统和与所述第一图像传感器相关的所述第二坐标系统之间映射；确定第二转换，其允许在与所述运动呈现装置相关的所述第一坐标系统和与所述第二图像传感器相关的所述第三坐标系统之间映射。...

【技术特征摘要】
2015.07.31 US 62/199,4591.一种机器视觉系统，包括：一个或多个接口，其构造为提供与运动呈现装置、第一图像传感器与第二图像传感器的通信，其中：所述运动呈现装置构造为提供平移移动与面内旋转移动中的至少一个，并且与第一坐标系统相关；所述运动呈现装置构造为直接地或间接地承载第一校准板与第二校准板，并且所述第一校准板与所述第二校准板相应地包括具有关于所述第一校准板的已知的物理位置的多个第一特征以及具有关于所述第二校准板的已知的物理位置的多个第二特征；以及所述第一图像传感器与所述第二图像传感器构造为相应地捕获所述第一校准板与所述第二校准板的图像；并且所述第一图像传感器与所述第二图像传感器相应地与第二坐标系统与第三坐标系统相关；以及处理器，其构造为运行存储在存储器中的计算机程序，该计算机程序构造为：经由所述一个或多个接口将第一数据发送到所述运动呈现装置，该第一数据构造为致使所述运动呈现装置移动到要求的第一位姿；经由所述一个或多个接口接收来自所述运动呈现装置的报告的第一位姿；经由所述一个或多个接口接收来自所述第一图像传感器的关于所述报告的第一位姿的所述第一校准板的第一图像；经由所述一个或多个接口接收来自所述第二图像传感器的关于所述报告的第一位姿的所述第二校准板的第二图像；确定所述第一校准板上的所述多个第一特征与所述第一图像中的多个第一特征的第一位置之间的多个第一对应关系；确定所述第二校准板上的所述多个第二特征与所述第二图像中的多个第二特征的第二位置之间的多个第二对应关系；确定第一转换，其允许在与所述运动呈现装置相关的所述第一坐标系统和与所述第一图像传感器相关的所述第二坐标系统之间映射；确定第二转换，其允许在与所述运动呈现装置相关的所述第一坐标系统和与所述第二图像传感器相关的所述第三坐标系统之间映射。2.根据权利要求1所述的机器视觉系统，其中，所述计算机程序可操作为致使所述处理器确定补偿与所述运动呈现装置相关的系统运动误差的运动修正转换。3.根据权利要求1所述的机器视觉系统，其中，所述计算机程序可操作为致使所述处理器在第一时间段以后再校准所述机器视觉系统，包括再确定：所述多个第一对应关系；所述多个第二对应关系；所述第一转换；以及所述第二转换。4.根据权利要求3所述的机器视觉系统，其中，再校准所述机器视觉系统包括调节一个或多个预校准参数。5.一种机器视觉系统，包括：一个或多个接口，其构造为提供与运动呈现装置、第一图像传感器与第二图像传感器的通信，其中：所述运动呈现装置构造为提供平移移动与面内旋转移动中的至少一个，并且与第一坐标系统相关；所述运动呈现装置进一步构造为直接地或者间接地承载所述第一图像传感器与所述第二图像传感器；所述第一图像传感器与所述第二图像传感器构造为相应地捕获所述第一校准板与所述第二校准板的图像；所述第一图像传感器与所述第二图像传感器相应地与第二坐标系统与第三坐标系统相关；并且所述第一校准板与所述第二校准板相应地包括具有关于所述第一校准板的已知的物理位置的多个第一特征以及具有关于所述第二校准板的已知的物理位置的多个第二特征；以及处理器，其构造为运行存储在存储器中的计算机程序，该计算机程序构造为：经由所述一个或多个接口将第一数据发送到所述运动呈现装置，该第一数据构造为致使所述运动呈现装置移动到要求的第一位姿；经由所述一个或多个接口接收来自所述运动呈现装置的报告的第一位姿；经由所述一个或多个接口接收来自所述第一图像传感器的关于所述报告的第一位姿的所述第一校准板的第一图像；经由所述一个或多个接口接收来自所述第二图像传感器的关于所述报告的第一位姿的所述第二校准板的第二图像；确定所述第一校准板上的所述多个第一特征与所述第一图像中的多个第一特征的第一位置之间的多个第一对应关系；确定所述第二校准板上的所述多个第二特征与所述第二图像中的多个第二特征的第二位置之间的多个第二对应关系；至少部分地基于所述多个第一对应关系与所述报告的第一位姿，确定所述第一坐标系统与所述第二系统之间的第一转换；以及至少部分地基于所述多个第二对应关系与所述报告的第一位姿，确定所述第一坐标系统与所述第三系统之间的第二转换。6.根据权利要求5所述的机器视觉系统，其中，所述计算机程序可操作为致使所述处理器确定补偿与所述运动呈现装置相关的系统运动误差的运动修正转换。7.根据权利要求5所述的机器视觉系统，其中，所述计算机程序可操作为致使所述处...

【专利技术属性】
技术研发人员：李托拓，刘立峰，西里尔·C·马里恩，
申请(专利权)人：康耐视公司，
类型：发明
国别省市：美国;US