基于双目立体视觉的动态物料辨识方法的研究

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立体视觉在现实生活中的应用越来越广泛,对于人工智能,自动化生产、医学领域等有着重要的意义。本文主要研究内容为基于双目立体视觉的动态物料辨识系统,包括物料形状的识别和深度信息的提取。本文主要分为四个部分,立体视觉中摄像机的标定、目标物料的逐个追踪、物料图像对的立体匹配和深度信息的提取。  在摄像机标定部分,主要搭建了实验平台,运用棋盘标定方法标定摄像机,获取内外部参数。  目标的逐个追踪部分,实验中选取了两种不同形状(圆柱和长方体)的物料。追踪模块主要解决了两个问题,首先逐个追踪物料的位置,然后判断物料的形状。在逐个追踪物料的过程中,研究了如何使得追踪过程中目标只为一个物料,避免其他形状的物料对接下来的形状判断产生影响的问题。解决方法是首先对拍摄的物料图像进行区域筛选,选择传送带所在区域,再逐帧进行图像灰度化,二值化等预处理,然后求物料连通区域对物料位置进行追踪,在连通区域中取最大连通区域来保证每次只追踪一个物料,即保证每一帧图像上只出现一个目标。在物料形状判断中主要涉及的问题是,在何时判断物料形状才能最贴近本身形状。为解决此问题,实验中采取求摄像头正下方帧的方法。物料由远及近的在传送带传送的过程中,重新定义物料在图像中的长度和宽度,物料在图像的帧中长宽比在发生变化,文中研究了传送过程中长宽比的变化规律,找到了传送过程中处于摄像头正下方的帧,此时对物料形状判断的结果最为准确,然后用Hough变换判断物形状料是否为圆形,若是圆形,求得其圆心位置和在图像中的半径。  在立体匹配部分,实验中的物料形状较为简单且特征明确,采用特征匹配法对图像对进行匹配。采用FAST角点提取算法对处理图像,可以看到提取效果不佳,容易出现匹配角点堆积现象。为解决此问题,本文对FAST角点提取算法进行改进,由16点检测增加至24点检测,增加被测像素点周围的8个角点,经试验结果较好,对FAST角点提取时的角点堆积问题有改进作用,并求得目标点的视差。  在深度信息提取模块,利用已标定所得的摄像机内外部参数和求得的视差,根据三角形测距原理,最终求得物料的深度信息和长方体物料上端面的长度宽度,圆形糖果盒的直径尺寸。
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