基于图像处理的目标定位文献综述

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1、基于图像处理的目标定位文献综述1.前言随着经济发展和人民生活水平的提高，传统产业的结构调整和升级已成为行业发展的共识。将机器视觉、机器人等先进技术引入传统的生产加工行业，改善自动化生产、保障加工过程安全卫生、提高生产效率、降低劳动强度，己成为现代工业加工与包装行业的一种新型趋势。机器视觉技术具有非接触测量、可靠性高、柔性好等特点，在工业自动化、视觉导航、虚拟现实等方面已获得广泛应用。机器视觉系统分为基于PC的视觉系统和基于视觉传感器的视觉系统两大类。基于PC的机器视觉系统的视觉检测全部由PC完成，检测速度受限。基于视觉传感器的机器视觉系统，由于视觉传

2、感器将图像处理器、数字摄像机、I/O接U等高度集成，并提供专用视觉开发软件，因此可大大简化软件开发难度、缩短开发周期、提高识别速度和可靠性，具有更为广阔的应用前景。[1]2.正文2.1机器视觉机器视觉是人工智能正在快速发展的一个分支。简单说来，机器视觉就是用机器代替人眼来做测量和判断。机器视觉系统是通过机器视觉产品（即阁像摄取装置，分CMOS和CCDW种）将被摄取目标转换成图像信号，传送给专用的图像处理系统，得到被摄目标的形态信息，根据像素分布和亮度、颜色等信息，转变成数字化信号；图像系统对这些信号进行各种运算来抽取H标的特征，进而根据判别的结果来控

3、制现场的设备动作。[2]值得一提的是，广义的机器视觉的概念与计算机视觉没有多大区别，泛指使用计算机和数字图像处理技术达到对客观事物图像的识别、理解和控制。而工业应用中的机器视觉概念与晋通计算机视觉、模式识别、数字图像处理有着明显区别，其特点是:（1）机器视觉是一项综合技术，其中包拈数字图像处理技术、机械工程技术、控制技术、电光源照明技术，光学成像技术、传感器技术、模拟与数字视频技术、计算机软硬件技术、人机接口技术等。这些技术在机器视觉中是并列关系，和互协调应用才能构成一个成功的工业机器视觉应用系统。（2）机器视觉更强调实用性，要求能够适应工业生产中恶

4、劣的环境，耍有合理的性价比，耍有通用的工业接口，能够由普通工作来操作，有较高的容错能力和安全性，不会破坏工业产品，必须有较强的通用性和可移植性。（3）对机器视觉工程师来说，不仅要具有研究数学理论和编制计算机软件的能力，更需要的是光、机、电一体化的综合能力。（4）机器视觉更强调实时性，要求高速度和高精度，因而计算机视觉和数字图像处理中的许多技术目前还难以应用于机器视觉，它们的发展速度远远超过其在工业生产中的实际应用速度。[3]S前，最先进的机器视觉技术仍然由欧美、日本等国家掌握，发达国家针对工业现场的应用开发出了相应的机器视觉软硬件产品。中国目前正处于

5、由劳动密集型向技术密集型转型的吋期，对提高生成效率、降低人工成本的机器视觉方案有着旺盛的需求，中国正在成为机器视觉技术发展最为活跃的地区之一。长三角和珠三角成为国际电子和半导体技术的转移地，同吋也就成为了机器视觉技术的聚集地。许多具有国际先进水平的机器视觉系统进入了中国，国内的机器视觉企业也在与国际机器视觉企业的良性竞争中不断茁壮成长，许多大学和研究所都在致力于机器视觉技术的研究。2010年和2011年中国机器视觉市场迎来了爆发式增长，市场规模分别达到8.3亿元和10.8亿元，其中智能相机、软件、板卡、工、11＜相机的增长速度都远超中国整体自动化市场

6、的增长速度。机器视觉市场70%的市场份额由电子、汽牢、制药和包装业占据。[4]2.2相机标定在机器视觉的应用中，如基于地阁生成的视觉、移动机器人的自定位、视觉伺服等的应用中，从二维图像信息推知三维世界物体的位姿信息是很重要的。目前已经出现了一些自定标和免定标的方法，这些方法在比较灵活的同时，尚不成熟，难以获得可靠的结果。通过摄像机的定标重建目标物三维世界目标物体仍然是重要的方法。摄像机定标在机器视觉中决定：(1)内部参数给出摄像机的光学和几何学特性一一焦距，比例因子和镜头畸变。(2)外部参数给出摄像机坐标相对丁世界坐标系的位置和方向，如旋转和平移。在

7、机器人的视觉应用中，FI标物位姿信息获取通常有一定的精度要求，机器人视觉系统的性能很大程度上依赖于定标精度。随着计算机性能的快速提高，低价位CCD摄像机的大量使用，计算机定标方法也得到了不断的改进。[5]1.2.1标定坐标系摄像机标定坐标系可分为：图像像素坐标系、图像染标系、摄像机染标系和世界坐标系，在这首先对几种坐标系做简要介绍：图像像素坐标系：坐标原点在图像左上角，每一象素的坐标(11、v)分别是该象素在数组中的列数和行数。图像坐标系：摄像头的CCD传感器的表面坐标系，原点为摄像机光轴中心，x轴、y轴与像素坐标系tbv轴平行；摄像机坐标系：如图1

8、摄像机坐标系的原点为摄像机光轴与图像平面的交点，X轴和K:轴与图像的X轴与Y轴平行，名轴为摄像机光轴，它与图