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申请/专利权人：东方电气集团科学技术研究院有限公司

摘要：本发明公开了一种基于视觉移动目标的大视场二维实时定位系统，该系统包括工具搁架、图像采集系统和靶标，图像采集系统安装于工具搁架的上部，靶标放置于工具搁架下端的移动机器人上，移动机器人位于图像采集系统采集范围的平面内；工具搁架用于放置不同工具的搁架和用于限制移动机器人在平面内的移动范围；图像采集系统至少包括两个用于采集靶标图像的工业相机；靶标是放置于移动机器人上的一棋盘格标定板，该棋盘格标定板上设置有便于采集和标记识别的图形；移动机器人的移动范围为图像采集系统的采集范围，即工业相机所能采集到的视场内。本发明基于机器视觉技术，可以轻松实现目标的平面二维定位。

主权项：1.一种基于视觉移动目标的大视场二维实时定位系统，其特征在于：包括工具搁架、图像采集系统和靶标，图像采集系统安装于工具搁架的上部，靶标放置于工具搁架下端的移动机器人上，移动机器人位于图像采集系统采集范围的平面内；所述工具搁架，用于放置不同工具的搁架，并且用于限制移动机器人在平面内的移动范围；所述图像采集系统，至少包括工业相机1#和工业相机2#，用于采集靶标的图像；所述靶标，是放置于移动机器人上的一棋盘格标定板，该棋盘格标定板上设置有一便于采集和标记识别的图形；移动机器人的移动范围为图像采集系统的采集范围，即工业相机所能采集到的视场内；所述大视场二维实时定位系统进行实时定位的步骤如下：1对图像采集系统的工业相机进行标定，确定工业相机的内参矩阵；2求取相机坐标系之间的转换矩阵：先将棋盘格标定板置于两个工业相机的共同视场区内，使得两个工业相机均能稳定提取到棋盘格标定板的角点；然后，两个工业相机分别采集共同视场区内的棋盘格标定板的参考图片，被采集到的参考图片分别置于各自对应的标定图像集中，分别计算出参考图片对应的工业相机外参矩阵，得到两个相机坐标系之间的转换关系： 其中：[Xc1,Yc1,Zc1]、[Xc2,Yc2,Zc2]分别为两个工业相机的相机坐标系，[Xw,Yw,Zw]为棋盘格标定板的坐标系坐标；L1和L2分别为标定求出的棋盘格标定板分别相对于两个相机坐标系的外参矩阵，包括旋转矩阵和平移向量；为L2的逆矩阵，定义为Mt，即两个相机坐标系间的转换矩阵；3对移动机器人平面进行标定，得到移动机器人平面分别相对于两个相机的相机坐标系的外参矩阵；4进行靶标识别：通过归一化的相关性度量公式来计算子图与模板图之间的灰度的匹配程度，得到一个匹配的模板；在所述匹配的模板中，利用灰度二值化，得到棋盘格标定板上图形的范围，进行拟合，得到靶标上图形的中心，将中心的图像坐标当做移动机器人的图像坐标；所述子图指靶标在实际定位过程中的图像，所述模板图是事先裁剪完成的靶标的图像；所述图形设计为圆形；所述归一化相关性度量公式如下所示： 其中Ix+i,y+j代表子图在x+i,y+j坐标下的像素灰度值，同理Tx,y代表模板在x,y坐标下的像素值；0≤x≤M-m，0≤y≤N-n，M、N分别为待匹配图像像素的行数和列数，m、n分别为模板像素的行数和列数；5将得到的图像坐标换算为世界坐标：通过步骤4从工业相机1#获得的靶标圆心的图像坐标通过内参矩阵H1转换为工业相机1#的相机坐标，再通过外参矩阵T1将转换得到的工业相机1#的相机坐标转换为世界坐标；而通过步骤4从工业相机2#获得的靶标的中心图像坐标，先利用内参矩阵H2转换为工业相机2#的相机坐标[Xc2,Yc2,Zc2]，再通过步骤2求得的转换矩阵Mt转换到工业相机1#的相机坐标系下，再通过工业相机1#和移动机器人平面的外参矩阵T1转换为世界坐标，如下式所示： 其中：为工业相机1#下的靶标的圆心的世界坐标，为工业相机2#通过靶标识别计算出的靶标的圆心的在工业相机2#标准下的世界坐标；从而达到将两个相机坐标统一的目的。

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