The invention discloses a method for iteratively optimizing the measurement of the spatial position and posture of the crane jib by the monocular infrared coplanar cursor, and the patent detects the spatial parameters of the crane jib by the monocular vision iterative optimization method. Firstly, the central coordinates of the infrared coplanar four-point cursor are extracted by image processing technology. Combined with the non-linear optimization iterative method and the spatial parameter conversion method of Li group, the fast detection and recognition of the spatial pose parameters of the crane boom are realized. Under the condition of ensuring the measurement accuracy and stability of the system, the invention improves the detection and calculation speed, can carry out fast target detection and spatial parameter acquisition, and effectively solves the real-time measurement problem of the spatial pose parameters of the industrial crane boom.
【技术实现步骤摘要】
单目红外共面光标迭代优化测量行车吊臂空间位姿方法
本专利技术涉及钢铁厂无人化行车系统领域,特别是涉及一种单目红外共面四点迭代优化测量行车吊臂空间位姿方法。
技术介绍
无人行车系统是一个包含了多个子系统的复杂系统,防摇控制系统是其中一个子系统,负责对运动作业过程中行车吊臂的精确控制并保证行车能够平稳运行。防摇控制的前提是需要获取实时精准的行车吊臂空间位姿参数。目前,行车吊臂空间角度参数检测难点在于需要实时高速的采集计算并发送给行车控制器,因此高效快速的目标检测和空间参数计算显得尤为重要。目前采用的双面视觉技术存在时间长、实时性差的问题,不利于防摇实时控制。与双目视觉测量相比,单目视觉测量可以省去复杂的空间参数匹配时间,具有计算耗时短、效率高且易维护的特点为解决上述问题,本专利采用单目视觉技术,并结合李群优化迭代的方法,在保证测量系统精度和稳定性的条件下,显著提高了检测和计算速度。
技术实现思路
技术问题:本专利技术的目的是提供一种单目红外共面光标迭代优化测量行车吊臂空间位姿方法。可以快速计算行车吊臂的空间位姿参数,有效解决工业行车吊臂的空间位姿参数的实时准确测量问题。技术方案:为达到此目的,本专利技术的一种单目红外共面光标迭代优化测量行车吊臂空间位姿方法采用以下技术方案:该方法包括以下步骤:S1:采用相机单目视觉采集红外共面光标图片,对采集到的图像中红外光标提取灰度重心,求取各个中心坐标;S2:确定合作靶标红外共面光标的几何位置与成像投影的对应关系;< ...
【技术保护点】
1.一种单目红外共面光标迭代优化测量行车吊臂空间位姿方法,其特征在于,该方法包括以下步骤:/nS1:采用相机单目视觉采集红外共面光标图片,对采集到的图像中红外光标提取灰度重心,求取各个中心坐标;/nS2:确定合作靶标红外共面光标的几何位置与成像投影的对应关系;/nS3:对采集相机进行内外参数标定,确定成像中心、畸变系数,对步骤S1采集到的图像做成像畸变参数矫正;/nS4:将相机与合作靶标的相对位姿问题转换为非线性优化迭代问题,将空间位姿参数矩阵用李代数表示,将得到的表达式进行非线性迭代后最终收敛到真实解,得到旋转矩阵和平移量;/nS5:利用空间三维模型转换关系将步骤S4求得的空间位姿真实解转化为行车吊臂空间位姿直观解。/n
【技术特征摘要】
1.一种单目红外共面光标迭代优化测量行车吊臂空间位姿方法,其特征在于,该方法包括以下步骤:
S1:采用相机单目视觉采集红外共面光标图片,对采集到的图像中红外光标提取灰度重心,求取各个中心坐标;
S2:确定合作靶标红外共面光标的几何位置与成像投影的对应关系;
S3:对采集相机进行内外参数标定,确定成像中心、畸变系数,对步骤S1采集到的图像做成像畸变参数矫正;
S4:将相机与合作靶标的相对位姿问题转换为非线性优化迭代问题,将空间位姿参数矩阵用李代数表示,将得到的表达式进行非线性迭代后最终收敛到真实解,得到旋转矩阵和平移量;
S5:利用空间三维模型转换关系将步骤S4求得的空间位姿真实解转化为行车吊臂空间位姿直观解。
2.根据权利要求1所述的单目红外共面光标迭代优化测量行车吊臂空间位姿方法,其特征在于,所述步骤S1中,对采集到的图像中红外光标提取灰度重心的过程包含以下步骤:
S11:对原图像先进行高斯滤波操作,也就是对每一个像素点的值,都由其本身和邻域内的其他像素值经过加权平均后得到,对图像作平滑处理消除高斯噪声;
S12:设置阈值和卷积核的大小,对图像进行形态学二值化开运算,即先腐蚀后膨胀,消除图像背景中的孤立噪声点和毛刺;
S13:采用Canny算法提取各个连通域的轮廓,对图像中的光标连通域进行寻找并逐一提取;
S14:对步骤S13求得的连通域轮廓分别利用灰度重心法求取重心坐标,即四个红外光标的重心坐标。
3.根据权利要求1所述的单目红外共面光标迭代优化测量行车吊臂空间位姿方法,其特征在于,所述步骤S4具体包括以下步骤:
S41:将相机与合作靶标的相对位姿问...
【专利技术属性】
技术研发人员:傅星瑜,牛丹,李奇,陈夕松,李世华,刘进波,
申请(专利权)人:东南大学,南京科远自动化集团股份有限公司,南京闻望自动化有限公司,
类型:发明
国别省市:江苏;32
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