一種球體識別的激光測量方法
【專利摘要】本發明涉及一種球體識別的激光測量方法，將攝像機和第一激光發射器、第二激光發射器固定在支架上，支架可以在垂直方向上移動，兩激光發射器和攝像機保持水平；利用第一激光發射器和第二激光發射器產生的激光照射被測物體，首先計算機統計被測物體上的兩條激光線的成像像素點在攝像機攝像頭上的位置坐標，分別求得被測物體被第一激光發射器和第二激光發射器照射處與激光測量系統的距離；進而求得第一激光發射器和第二激光發射器發射的激光在被測物體上的長度；首先假定所測物體為球體，計算機在球體辨識數學模型的基礎上，計算被測物體的半徑R，實現球體識別。
【專利說明】一種球體識別的激光測量方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種球體識別的激光測量方法。
【背景技術】
[0002]隨著計算機視覺技術和圖像并行處理技術的飛速發展，目標識別在移動機器人、戰車與坦克、飛機、導彈、艦船和海底探測等軍用領域和航空航天、科學探測、天文觀測以及視頻監控、智能交通等民用領域具有越來越廣泛的應用，基于此背景，以機器人視覺為關鍵技術的機器人足球比賽在世界取得了蓬勃發展。
[0003]然而機器人足球比賽中，對球的識別主要是采用基于單純的顏色識別或者在顏色識別的基礎上進行霍夫變換檢測的方法。由于機器人工作環境多變，有可能存在與目標顏色一致的物體而導致誤識現象，故單純基于顏色的目標識別方法可靠性不是很高，而采用霍夫變換檢測算法檢測目標外形計算量巨大，占存儲空間，缺乏實時性。
【發明內容】
[0004]本發明目的在于提供一種球體識別的激光測量方法，識別率高、操作簡單、計算量小和實時性好。
[0005]實現本發明目的技術方案:
[0006]一種球體識別的激光測量方法，其特征在于:將攝像機和第一激光發射器、第二激光發射器固定在支架上，支架可以在垂直方向上移動，兩激光發射器和攝像機保持水平;
[0007]步驟1:在距測量系統不同位置處設置寬度已知的方形靶標，測量系統第一激光發射器和第二激光發生器產生的激光線對方形靶標進行水平照射，同時保證激光線與靶標水平邊沿平行，記錄距離不同位置處的相同長度的激光線成像像素點數目以及其在攝像機成像平面的坐標；
[0008]步驟2:分別得到距離與第一激光發射器和第二激光發射器發射的激光線成像像素點位置坐標的關系式，
[0009]SI = Fl (X1, Y1)和 S2 = F2 (x2, y2),
[0010]式中，Xl，Y1表示第一激光發射器產生的激光成像像素點的位置坐標，X2, y2表示第二激光發射器產生的激光成像像素點的位置坐標，SI, S2分別表不被第一激光發射器I和第二激光發射器產生的線型激光照射的物體處與激光測量系統的距離，Fl, F2分別表示距離與第一激光發射器和第二激光發射器發射的激光線成像點位置的函數關系；
[0011]分別得到第一激光發射器和第二激光發射器成像的單個像素點所代表的實際目標長度與距離之間的關系式，
[0012]LI = Gl(Sl)和 L2 = G2(S2)，
[0013]式中，LI表示第一激光發射器發射的線型激光在距離SI處成像的單個像素點所代表的實際目標長度，L2表示第二激光發射器發射的線型激光在距離S2處成像的單個像素點所代表的實際目標長度，Gl, G2分別表不第一激光發射器和第二激光發射器成像的單個像素點所代表的實際目標長度與距離之間的函數關系；
[0014]步驟3:利用第一激光發射器和第二激光發射器產生的激光照射被測物體，首先計算機統計被測物體上的兩條激光線的成像像素點在攝像機攝像頭上的位置坐標，并利用步驟2獲得的關系式SI = Fl (Xl, Y1)和S2 = F2 (x2, y2)分別求得被測物體被第一激光發射器和第二激光發射器照射處與激光測量系統的距離；
[0015]接著利用步驟2中獲得的關系式LI = Gl (SI)和L2 = G2 (S2)分別求得第一激光發射器和第二激光發射器成像的單個像素點所代表的實際目標長度；
[0016]然后計算機分別統計物體上兩條激光線成像的像素點數目N1，N2，其中NI是第一激光發射器發射的激光在被測物體上的成像像素點數目，N2是第二激光發射器發射的激光在被測物體上的成像像素點數目，繼而可以通過式Dl = N1*S1和D2 = N2*S2求得被測物體上的兩激光線長度Dl，D2，其中Dl，D2分別為第一激光發射器和第二激光發射器發射的激光在被測物體上的長度；首先假定所測物體為球體，計算機在球體辨識數學模型的基礎上，計算被測物體的半徑R。
[0017]步驟4:在第一激光發射器和第二激光發射器都能夠照射到物體表面的前提下，調節第一激光發射器和第二發射器的上下位置，重復步驟3，如果兩次測定的半徑值R相同，則可以識別所測物體為球 體。
[0018]對激光線成像的像素點數目進行記錄統計時，先對各監測圖像進行濾波去噪處理，然后利用閾值對圖像進行二值化處理，再對達到閾值要求的兩條激光線成像的像素點數目分別進行統計。
[0019]步驟2中，利用三次樣條插值方法求得關系式SI = Fl (X1, Y1)和S2 = F2 (x2, y2),LI = Gl(Sl)和 L2 = G2(S2)。
[0020]步驟3中，利用的辨識數學模型為
【權利要求】
1.一種球體識別的激光測量方法，其特征在于:將攝像機和第一激光發射器、第二激光發射器固定在支架上，支架可以在垂直方向上移動，兩激光發射器和攝像機保持水平； 步驟1:在距測量系統不同位置處設置寬度已知的方形靶標，測量系統第一激光發射器和第二激光發生器產生的激光線對方形靶標進行水平照射，同時保證激光線與靶標水平邊沿平行，記錄距離不同位置處的相同長度的激光線成像像素點數目以及其在攝像機成像平面的坐標； 步驟2:分別得到距離與第一激光發射器和第二激光發射器發射的激光線成像像素點位置坐標的關系式，
SI = Fl (X1, Y1)和 S2 = F2 (x2, y2), 式中，X1, Y1表示第一激光發射器產生的激光成像像素點的位置坐標，X2, Y2表示第二激光發射器產生的激光成像像素點的位置坐標，SI, S2分別表不被第一激光發射器I和第二激光發射器產生的線型激光照射的物體處與激光測量系統的距離，Fl, F2分別表示距離與第一激光發射器和第二激光發射器發射的激光線成像點位置的函數關系； 分別得到第一激光發射器和第二激光發射器成像的單個像素點所代表的實際目標長度與距離之間的關系式，
LI = Gl(Sl)和 L2 = G2(S2), 式中，LI表示第一激光發射器發射的線型激光在距離SI處成像的單個像素點所代表的實際目標長度，L2表 示第二激光發射器發射的線型激光在距離S2處成像的單個像素點所代表的實際目標長度，Gl, G2分別表示第一激光發射器和第二激光發射器成像的單個像素點所代表的實際目標長度與距離之間的函數關系； 步驟3:利用第一激光發射器和第二激光發射器產生的激光照射被測物體，首先計算機統計被測物體上的兩條激光線的成像像素點在攝像機攝像頭上的位置坐標，并利用步驟2獲得的關系式SI = Fl (Xl, Y1)和S2 = F2 (x2, y2)分別求得被測物體被第一激光發射器和第二激光發射器照射處與激光測量系統的距離； 接著利用步驟2中獲得的關系式LI = Gl (SI)和L2 = G2 (S2)分別求得第一激光發射器和第二激光發射器成像的單個像素點所代表的實際目標長度； 然后計算機分別統計物體上兩條激光線成像的像素點數目N1，N2，其中NI是第一激光發射器發射的激光在被測物體上的成像像素點數目，N2是第二激光發射器發射的激光在被測物體上的成像像素點數目，繼而可以通過式Dl = N1*S1和D2 = N2*S2求得被測物體上的兩激光線長度Dl，D2，其中Dl，D2分別為第一激光發射器和第二激光發射器發射的激光在被測物體上的長度；首先假定所測物體為球體，計算機在球體辨識數學模型的基礎上，計算被測物體的半徑R ； 步驟4:在第一激光發射器和第二激光發射器都能夠照射到物體表面的前提下，調節第一激光發射器和第二發射器的上下位置，重復步驟3，如果兩次測定的半徑值R相同，則可以識別所測物體為球體。
2.根據權利要求1所述的球體識別的激光測量方法，其特征在于:對激光線成像的像素點數目進行記錄統計時，先對各監測圖像進行濾波去噪處理，然后利用閾值對圖像進行二值化處理，再對達到閾值要求的兩條激光線成像的像素點數目分別進行統計。
3.根據權利要求2所述的球體識別的激光測量方法，其特征在于:步驟2中，利用三次樣條插值方法求得關系式 SI = Fl (X1, Y1)和 S2 = F2 (x2, y2)，LI = Gl (SI)和 L2 = G2 (S2)。
4.根據權利要求3所述的球體識別的激光測量方法，其特征在于:步驟3中，利用的辨識數學模型為
【文檔編號】G01B11/24GK103968767SQ201410201314
【公開日】2014年8月6日 申請日期:2014年5月14日 優先權日:2014年5月14日
【發明者】葉秀芬, 匡宏, 陳尚澤 申請人:哈爾濱工程大學