基于视觉几何的传送带测速方法研究.pdf

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1、第３７卷第１０期仪器仪表学报Ｖｏｌ３７Ｎｏ１０２０１６年１０月ＣｈｉｎｅｓｅＪｏｕｒｎａｌｏｆＳｃｉｅｎｔｉｆｉｃＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔＯｃｔ．２０１６基于视觉几何的传送带测速方法研究陈丹，石国良（福州大学电气工程与自动化学院福州３５０１０８）摘要：针对视觉测速系统误差较大且灵活性差的特点，提出了基于视觉几何的传送带上物体速度检测的方法，该方法无需摄像机标定。通过离线和在线图像处理相关算法提取图像参考点和工件特征点，结合视觉几何学算法，计算工件在相邻帧图像中的位移，同时记录采集、处理相邻帧图像所

2、需时间；最后应用运动学公式计算物体的移动速度。应用无标定摄像机视觉系统检测工件的移动速度，不仅弥补了标定的摄像机系统灵活性差的问题，而且也减少了摄像机标定误差和镜头畸变带来的影响。实验结果证明所提出的方法灵活性强、精度高。关键词：无标定摄像机；传送带；视觉几何；图像处理；速度检测中图分类号：ＴＨ８６ＴＰ２７８文献标识码：Ａ国家标准学科分类代码：５１０．４０ＲｅｓｅａｒｃｈｏｎｖｅｌｏｃｉｔｙｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｍｅｔｈｏｄｏｆｃｏｎｖｅｙｏｒｂｅｌｔｂａｓｅｄｏｎｖｉｅｗｇｅｏｍｅｔｒｙＣｈｅｎＤ

3、ａｎ，ＳｈｉＧｕｏｌｉａｎｇ（ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＥｌｅｃｔｒｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇａｎｄＡｕｔｏｍａｔｉｏｎ，ＦｕｚｈｏｕＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｆｕｚｈｏｕ３５０１０８，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｂｅｃａｕｓｅｏｆｔｈｅｄｉｓａｄｖａｎｔａｇｅｓ，ｓｕｃｈａｓｌａｒｇｅｒｅｒｒｏｒａｎｄｐｏｏｒｆｌｅｘｉｂｉｌｉｔｙ，ｉｎｖｉｓｕａｌｓｐｅｅｄｍｅａｓｕｒｉｎｇｓｙｓｔｅｍｓ，ａｎｏｖｅｌｍｅｔｈｏｄｂａｓｅｄｏｎｖｉｅｗｇｅｏｍｅｔｒｙｗｉｔｈｕｎｃａｌｉｂｒａｔｅｄｃａｍｅｒａｉｓｐ

4、ｒｏｐｏｓｅｄｔｏｄｅｔｅｃｔｔｈｅｓｐｅｅｄｏｆｏｂｊｅｃｔｓｏｎｔｈｅｃｏｎｖｅｙｏｒｂｅｌｔ．Ｔｈｅｐｒｏｐｏｓｅｄｍｅｔｈｏｄｆｉｒｓｔｅｘｔｒａｃｔｒｅｆｅｒｅｎｃｅｐｏｉｎｔｓａｎｄｆｅａｔｕｒｅｐｏｉｎｔｓｂｙｏｆｆｌｉｎｅａｎｄｏｎｌｉｎｅｉｍａｇｅｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇａｌｇｏｒｉｔｈｍｓ，ｔｈｅｎｂｙｃｏｍｂｉｎｉｎｇｗｉｔｈｔｈｅｖｉｓｕａｌｇｅｏｍｅｔｒｙａｌｇｏｒｉｔｈｍ，ｔｈｅｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔｏｆｔｈｅｗｏｒｋｐｉｅｃｅｃａｎｂｅｃａｌｃｕｌａｔｅｄｗｉｔｈｉｎ

5、ｔｈｅｉｍａｇｅｓｏｆａｄｊａｃｅｎｔｆｒａｍｅｓ，ａｎｄｔｈｅｔｉｍｅｔｏｃａｐｔｕｒｅａｎｄｐｒｏｃｅｓｓｔｈｅｉｍａｇｅｏｆａｄｊａｃｅｎｔｆｒａｍｅｓｉｓｒｅｃｏｒｄｅｄａｔｔｈｅｓａｍｅｔｉｍｅ．Ｆｉｎａｌｌｙ，ｔｈｅｓｐｅｅｄｏｆｍｏｖｉｎｇｏｂｊｅｃｔｉｓｃａｌｃｕｌａｔｅｄｂｙｔｈｅｋｉｎｅｍａｔｉｃｓｆｏｒｍｕｌａ．Ｕｔｉｌｉｚｉｎｇｔｈｅｕｎｃａｌｉｂｒａｔｅｄｃａｍｅｒａｖｉｓｕａｌｓｙｓｔｅｍｔｏｄｅｔｅｃｔｔｈｅｓｐｅｅｄｏｆｔｈｅｗｏｒｋｐｉｅｃｅｃａｎｎｏｔｏｎｌｙｃｏ

6、ｍｐｅｎｓａｔｅｆｏｒｔｈｅｉｎｆｌｅｘｉｂｉｌｉｔｙｏｆｃａｌｉｂｒａｔｅｄｃａｍｅｒａｓｙｓｔｅｍ，ｂｕｔａｌｓｏｒｅｄｕｃｅｔｈｅｉｍｐａｃｔｏｆｔｈｅｃａｍｅｒａｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎｅｒｒｏｒａｎｄｌｅｎｓｄｉｓｔｏｒｔｉｏｎｓ．Ｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｐｒｏｐｏｓｅｄｍｅｔｈｏｄｉｓｍｏｒｅｆｌｅｘｉｂｌｅａｎｄｃａｎｇｅｔａｈｉｇｈｅｒｐｒｅｃｉｓｉｏｎ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｕｎｃａｌｉｂｒａｔｅｄｃａｍｅｒａ；ｃｏｎｖｅｙｏｒｂｅｌｔ；ｖｉｅｗ

7、ｇｅｏｍｅｔｒｙ；ｉｍａｇｅｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ；ｖｅｌｏｃｉｔｙｄｅｔｅｃｔｉｏｎ像机获取物体的位置和姿态；而对于动态物体，由于单目１引言Ｅｙｅｉｎｈａｎｄ摄像机视场有限，物体可能会运动到摄像机的视线范围之外，使得机器人抓取任务失败。当然，如果随着工业机器人的迅速发展，越来越多的机器人将运动物体的速度是线性变化或者是恒定的，那么可以通取代人工成为生产的主力军。尤其是以机器视觉为基础过预测物体的速度，指导机器人抓取处于视线外的运动的机器人目标识别与抓取技术越来越受到重视。研制智物体。然而，这种抓

8、取的精度是建立在速度预测准确的能化、高精度、高稳定性的机器人抓取系统已经成为我国基础上。如果物体的运动速度不稳定，且速度预测具有［１］工业发展和社会进步的必然要求。视觉伺服机器人系累积误差时，抓取的精度会急剧下降，甚至导致抓取任务统成为解决追踪和抓取静态物体或者动态物体的主要手失败。因此动态物体速度测定对于机器人的抓取精度至段。对于抓取静态物体，通常采用单目的Ｅｙｅｉｎｈａｎｄ摄关重要。当前测速方法包括多普勒雷达测速、激光测速、收稿日期：２０１６０５Ｒｅｃｅｉｖ