视觉机器人货物轮廓提取与定位

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1、第４０卷第１期山东大学学报（工学版）２０１０年２月Ｖｏｌ．４０Ｎｏ．１ＪＯＵＲＮＡＬＯＦＳＨＡＮＤＯＮＧＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ（ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧＳＣＩＥＮＣＥ）Ｆｅｂ．２０１０文章编号：１６７２３９６１（２０１０）０１００１５０４视觉机器人货物轮廓提取与定位丛奎荣，韩杰，常发亮（山东大学控制科学与工程学院，山东济南２５００６１）摘要：提出一种视觉机器人货物拣选中的货物轮廓提取与定位方法．在图像预处理的基础上，采用Ｓｏｂｅｌ算子提取货物与货箱边缘图像Ｉ１［ｉ，ｊ］，通过图像投影取得货物支持区及其边缘图像Ｉ２［ｉ，ｊ］，对货物支持区利用Ｃａｎｎｙ算子提取边缘图像Ｉ３［ｉ

2、，ｊ］，利用Ｉ３［ｉ，ｊ］对Ｉ２［ｉ，ｊ］进行边缘连接，最后边缘跟踪提取货物轮廓实现货物定位，控制机械手运动并实现货物抓取．实验结果表明该方法实用有效．关键词：计算机视觉；边缘检测；轮廓提取；视觉机器人；货物拣选中图分类号：ＴＰ３９１４文献标志码：ＡＧｏｏｄｓｃｏｎｔｏｕｒｄｅｔｅｃｔｉｏｎａｎｄｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇｂｙａｖｉｓｉｏｎｒｏｂｏｔＣＯＮＧＫｕｉｒｏｎｇ，ＨＡＮＪｉｅ，ＣＨＡＮＧＦａｌｉａｎｇ（ＳｃｈｏｏｌｏｆＣｏｎｔｒｏｌＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＳｈａｎｄｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｊｉｎａｎ２５００６１，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ

3、：Ａｎｅｗｍｅｔｈｏｄｏｆｇｏｏｄｓｃｏｎｔｏｕｒｄｅｔｅｃｔｉｏｎａｎｄｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇｂｙａｖｉｓｉｏｎｒｏｂｏｔｗａｓｐｒｏｐｏｓｅｄ．ＢａｓｅｄｏｎｉｍａｇｅｐｒｅｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇａｎｄｔｈｅＳｏｂｅｌｏｐｅｒａｔｏｒ，ｔｈｅｅｄｇｅｏｆｇｏｏｄｓａｎｄｉｔｓｃｏｎｔａｉｎｅｒＩ１［ｉ，ｊ］ｗａｓｄｅｔｅｃｔｅｄ．ＴｈｅｇｏｏｄｓｓｕｐｐｏｒｔｉｎｇａｒｅａａｎｄｉｔｓｅｄｇｅｉｍａｇｅＩ２［ｉ，ｊ］ｗｅｒｅｃａｌｃｕｌａｔｅｄｂｙｉｍａｇｅｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ．Ｔｈｅｎａｎｏｔｈｅｒｇｏｏｄｓｓｕｐｐｏｒｔｉｎｇａｒｅａ’ｓｅｄｇｅｉｍａｇｅＩ３

4、［ｉ，ｊ］ｗａｓｏｂｔａｉｎｅｄａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅＣａｎｎｙｏｐｅｒａｔｏｒａｎｄｔｈｅｂｒｅａｋｐｏｉｎｔｓｉｎＩ２［ｉ，ｊ］ｗｅｒｅｃｏｎｎｅｃｔｅｄｂｙｃｏｍｐａｒｉｎｇｗｉｔｈＩ３［ｉ，ｊ］．Ｆｉｎａｌｌｙ，ｔｈｅｃｏｎｔｏｕｒｗａｓｅｘｔｒａｃｔｅｄｂｙｔｈｅｃｏｎｔｏｕｒｅｘｔｒａｃｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｔｏｌｏｃａｔｅｔｈｅｔａｒｇｅｔａｎｄｔｈｅｒｏｂｏｔｗａｓｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄｔｏｐｉｃｋｔｈｅｇｏｏｄｓ．Ｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｍｅｔｈｏｄｉｓｅｆｆｅｃｔｉｖｅａｎｄｒｅｌｉａｂｌｅ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｃｏｍｐｕｔｅｒ

5、ｖｉｓｉｏｎ；ｅｄｇｅｄｅｔｅｃｔｉｏｎ；ｃｏｎｔｏｕｒｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ；ｖｉｓｉｏｎｒｏｂｏｔ；ｇｏｏｄｓｐｉｃｋｉｎｇ体仓库系统为应用背景，将计算机视觉技术和机器０引言人控制技术引入到自动化立体仓库的设计之中，在出入库和拣选分拣作业中用视觉机器人来代替手工自动化立体仓库（ＡＳ／ＲＳ）是物料搬运、仓储科操作，用计算机视觉自动识别货物的位置、大小，然学的综合科学技术工程，是现代物流系统的重要组后控制机器人进行货物的拣选和搬运。实验系统如成部分。它以高层立体货架为主要标志，以成套先图１所示，是山东大学现代物流控制实验中心货物进的搬运设备为基础，以先进的计算机控制技术为拣选试

6、验系统，采用６自由度ＳＫ６机械手，给其配置主要手段，实现搬运和存取机械化、自动化以及储存视觉系统和用于拣选货物的大小吸盘。［１］管理现代化。目前，物流系统存在的一个问题是在出入库作业或拣选分拣作业中，还必须进行人工１图像预处理货物的识别和拣取操作，使得操作效率降低、出错率［２３］增加，没有实现真正意义的全自动化作业。针对１１彩色图像转换为黑白图像上述问题，以山东大学现代物流实验中心自动化立收稿日期：２００９０４２１基金项目：国家自然科学基金资助项目（６０７７５０２３，６０９７５０２５）；山东省自然科学基金资助项目（Ｚ２００５Ｇ０３）；山东省博士基金资助项目（２００６Ｂ

7、Ｓ０１０１２）作者简介：丛奎荣（１９８３），男，山东烟台人，硕士研究生，主要研究方向为模式识别与智能系统．Ｅｍａｉｌ：ｃｏｎｇｋｕｉｒｏｎｇ＠ｍａｉｌ．ｓｄｕ．ｅｄｕ．ｃｎ１６山东大学学报（工学版）第４０卷Ｐｒｅｗｉｔｔ算子等；另一种是以二阶导数为基础的边缘检测算子，通过寻找二阶导数的过零点来检测边缘，如ＬｏＧ算子，Ｃａｎｎｙ算子等。Ｓｏｂｅｌ算子很容易在空间上实现，对噪声具有平滑作用，受噪声影响较小，［５］可提供较为准确的边缘信息方向，但可能在轮廓上有间断（假阴性）。Ｃａｎｎｙ算子由于采用非极大值