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《基于显微图像散焦特征的微操作机器人深度信息提取Ξ》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、第25卷第4期机器人 Vol.25,No.4ROBOT2003年7月July,2003文章编号:100220446(2003)0420322205X基于显微图像散焦特征的微操作机器人深度信息提取吕遐东,黄心汉,王敏,彭刚(华中科技大学控制科学与工程系 武汉 430074)摘 要:提出了一种单目显微视觉下微操作机器人深度信息的快速提取方法,通过计算微操作空间中X2Y平面的散焦图像特征,表征图像清晰程度,从而获得机械手在Z方向的深度信息.实验特征曲线证明方法简洁快速,有效的反映了微操作深度信息的变化和机械手在纵向的运动特性.关键词:
2、微操作;深度信息;散焦图像;特征提取中图分类号:TP24 文献标识码:BMICROMANIPULATIONROBOTDEPTHEXTRACTIONBASEDONMICROIMAGEDEFOCUSFEATUREbLUXia2dong,HUANGXin2han,WANGMin,PENGGang(DepartmentofControlScienceandEngineering,HuazhongUniversity.ofScienceandTechnology,Wuhan430074,China)Abstract:Thispape
3、rpresentsadepthextractionmethodformicromanipulationrobotbasedonmonocularmicrovision.Withthedepthdescriptioninmicromanipulatingspace,onekindofimagefeatureshasbeenextractedfrom22Dimageplanetoevaluatedefocusing.Itisdemonstratedbyexperimentalresultsthatthemethodisavailab
4、leandthedetermineddefocusfeatureisconsistentwiththerobotmovementpropertyinZdirection.Keywords:micromanipulation,depthinformation,defocusimage,featureextraction[5]1 引言(Introduction)频域特征间接得到微操作的深度信息,它同样存在着实时性不佳的缺点.显微视觉是当前微操作机器人系统获取信息的本文提出了一种基于显微图像散焦特征的微操主要手段.由于操作空间的限制,
5、通常只能采集显微作机器人深度信息的快速提取方法.在单目显微视镜中的一个光路构成单目显微视觉,它获得的只是觉环境下,通过计算微操作空间中X2Y平面的散焦微操作空间中X2Y平面的二维视觉信息,对于机械图像特征从而获得机械手在Z方向的深度信息和其手在Z方向的位置信息(深度)则缺乏必要的获取手运动特性.实验证明该方法快速有效,能够较好地满段.然而,在实际的微操作任务中,Z方向的运动控制足微操作机械手系统的实时性要求,为实现其在纵是必须的.如何从已知的二维平面图像信息中提取[1]向的视觉伺服运动控制奠定了基础.微操作的深度信息是显微视觉研
6、究中的一个难点.国内外许多学者都开展了这方面的研究,其方法主2显微成像原理分析(Microscopeimaging要可以分成两类:一是基于散焦图像的深度估计principleanalysis)[2～4](depthfromdefocus),该方法通过改变摄像机微操作机械手在Z方向的连续运动导致其深度的内外参数获取同一场景的两幅散焦程度不同的图信息的变化,表现在X2Y二维图像平面就是机械手像来计算景物的绝对深度.它需要知道光学成像系末端的微操作工具成像由模糊-清晰-模糊的一系统的精确数学模型和参数,计算复杂而且耗时较长,列变化过程
7、.不易于实时系统的实现;二是通过计算显微图像的X基金项目:国家863计划资助项目(804-4-14).收稿日期:2002-11-17©1995-2005TsinghuaTongfangOpticalDiscCo.,Ltd.Allrightsreserved.第25卷第4期吕遐东等: 基于显微图像散焦特征的微操作机器人深度信息提取323图1为显微视觉系统成像原理图.函数,它直接反应了系统成像模糊的程度,但其依赖于具体的环境条件,缺乏一个统一的函数模型.而且[2]即使在某一特定的点扩展模型下,如二维高斯函数221-(x+y)h(x,
8、y)=2exp2(7)2PR2R式中R=R(d),由于每一成像点的深度信息不尽一样,其所对应的散焦直径各不相同,R值也就因点而异,此时整个系统便是一个变参数系统,很难直接从中计算出深度信息u的大小,无法满足微操作机械手系统的实时性要求.3微操作深度信息提取(De
