基于双椭圆方程的空间平面定位解析研究.pdf

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1、研夯与分析·机械研究与应用·基于双椭圆方程的空间平面定位解析研究杨晓俊(常州刘国钧高等职业技术学校，江苏常峭213004))摘要：以工业机器人操作中的视觉系统为应用背景，提出一种新的空间平面定位算法。通过建模分析，CCD成像及图像椭圆方程的建立，空间平面求取的计算，和模拟实验，结果证明此方法是有效可行的，不仅克服了传统的需要在平面上设置特征点的缺陷，而且这种解析方法，比传统的搜索算法计算量少，同时也为设计人员提供了有价值的参考。关键词：激光斑点；双目立体视觉；平面定位；最小二乘椭圆中图分类号：TP31文献标识码：A文章编号：1006—4414(2010)01—0012一O3Analyti

2、calstudyofspatialplaneorientationbasedondualellipseequationsYangXiao——jun(ChangzhouLiuguojunhighervocationalandtechnicalcollege，ChangzhouJiangsu213004，China)Abstract：Anewalgorithmofspatialplaneorientationispresentedunderthebackgroundofapplicationofstereovisionsystemwhichoperatedbyindustrialrobot．

3、Throughanalysissuch8smodelinganaylsis．CCDimagingandbuildingimageellipsee—quation，calculationofspaceplaneandsimulationexperiment，finallytheresultwegetisprovedbeingefectiveandfeasible，Thisnewalgorithmhasnotonlyovercomethedisadvantageswhichneedstosetfeaturepointintheplaneintraditionalway，butalsoless

4、calculationwithanal~calmethodthantraditionalsearchalgorithm，meanwhilemayprovidevaluablereferencefordesigners．Keywords：laserspot；binocularstereovision；planeorientationalgorithm；leastsquareellipse1引言像机内参已知，摄像机按小孔模型处理。两摄像机平视觉测量是一种非接触性、高效的先进检测技行布置，且圆柱光源的轴线与摄像机光轴平行。术，广泛应用于航空航天、生产自动化、交通、机器人视觉、逆向工程、虚拟现实

5、、医学技术映像诊断等领域。在现代化工业中，传统的测量方式，如三坐标测量机、卡尺、千分尺，因速度慢、效率低，难以满足先进制造装备所带来的零件加工效率越来越高的要求。因此，研究高效、智能、精确地视觉测量技术日益受到关注。笔者以工业机器人操作中的视觉系统为应用背景，提出一种新的空间平面定位算法。该方法在右成像椭圆上选取一点，利用左右摄像机坐标系原点，由三点构造一个平面，将该平面与左成像椭圆曲线联立图1双目立体视觉模型求解，得到对应的匹配点。由右成像椭圆上选取点和取右摄像机坐标系0Y=、左摄像机坐标右摄像机坐标系原点作空间直线，由左成像椭圆上对系Oe,lXe,l，，c．1．1’右成像坐标系0

6、．

7、rY，．r，其成像应的解析点和左摄像机坐标系原点作另一空间直线，平面为，左成像坐标系Oilx．．JYi．】．1’其成像平面为解出两空间直线的交点，即为空间平面上的点。随着,竹。其中，z。．轴与右摄像机光轴重合，c-l轴与左摄像右成像椭圆选取点变动一周，可以获得空间平面上的机光轴重合，0、0．．J分别位于右、左摄像机光轴上。若干点，从而可以确定空间平面的位姿。不失一般性，取右摄像机坐标系原点0。．为绝对原2双目立体视觉模型点，则左摄像机坐标系的原点0的坐标为[O采用双目视觉确定空问平面位姿的模型如图1⋯0]，L为两摄像机坐标系在方向上的相对偏移量。，设摄像机坐标系相对于世界坐标系的关系及摄

8、收稿日期-'2009—11—17作者简介：杨晓俊(1983一)，男，江苏常州人，硕士，研究方向：机器人技术和机器视觉。·12·研究与分析·机械研究与应用·右成像坐标系的原点0的坐标为[00r，左成可知，式(1)表示激光椭圆光斑的边缘。像坐标系的原点0¨的坐标为[0]‘为左由空问直线方程和sin0+COS0=1，得到二元二右摄像机焦距。相对于右摄像机坐标系的圆柱光源次方程(推导过程略)：中心0。[ee0r，ee为圆柱光源中心相对右bl