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基于CAD模型的单目六自由度位姿测量
  • ISSN号:1004-924X
  • 期刊名称:《光学精密工程》
  • 分类:TP391.4[自动化与计算机技术—计算机应用技术;自动化与计算机技术—计算机科学与技术] TP242.6[自动化与计算机技术—控制科学与工程;自动化与计算机技术—检测技术与自动化装置]
  • 作者机构:上海大学机电工程与自动化学院,上海200072
  • 相关基金:国家自然科学基金资助项目(No.61105029)
作者: 宋薇, 周扬
中文摘要:

为实现单目摄像头对一般工业零件的六自由度位姿测量,研究了离线模板库自动建立,图像处理以及优化匹配3个方面的问题。首先,由STL文件格式的CAD文件建立不同观察方位下的匹配模板,定义了一种方便模板库调用并有图像意义的位姿描述参数。然后,对Chamfer Match方法进行改进,将距离映射图按边缘倾角分层,结合模板探索点的倾角进行匹配,在不增加运算量的情况下提升匹配度函数的灵敏性。最后,使用加入了退火算法的遗传算法进行最优搜索,从而提高匹配效率。实验结果表明:基于文中的方法完成一次位姿测量耗时在500ms以内,搜索可以获到正确的结果。在330mm观察距离上,平移误差和深度方向误差分别控制在1mm、2mm以内,转角误差为1°左右。得到的结果基本满足单目视觉六自由度位姿快速匹配自动测量的要求。

英文摘要:

To automatically and continuously estimate the 6-DOF pose of industry parts with a monocular camera,three related problems,building an off-line template library,image processing,and optimizing match,were researched.Firstly,the matching templates under different orientations were established by the CAD model in a STL(Standard Template Library)format,and a new pose parameter was defined to provide the call for a template library.Then,Chamfer Matching method was improved and the sensitivity of fitness function was improved without more time spending by layering the distance mapping map and matching the angle of template searching points.Finally,simulated annealing algorithm together with genetic algorithm was applied to the optimum searching to improve the matching efficiency in real time.The experiment result indicates that the whole match progress spends less than 500 ms,and the correct results are obtained.The translation error and the depth direct error have been kept by less than 1mm and 2mm respectively,and the rotate error is about 1°in a viewing distance of 330 mm.The result satisfies the requirements of the monocular vision system for rapid and automatic pose estimation.

同期刊论文项目
期刊论文 14 会议论文 6
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期刊信息
  • 《光学精密工程》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:中国科学院
  • 主办单位:中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 中国仪器仪表学会
  • 主编:曹健林
  • 地址:长春市东南湖大路3888号
  • 邮编:130033
  • 邮箱:gxjmgc@sina.com;gxjmgc@ciomp.ac.cn
  • 电话:0431-86176855 84613409传
  • 国际标准刊号:ISSN:1004-924X
  • 国内统一刊号:ISSN:22-1198/TH
  • 邮发代号:12-166
  • 获奖情况:
  • 三次获得“百种中国杰出学术期刊”,2006年获得中国科协择优支持基金,2007年获“吉林省新闻出版精品期刊奖”,2008年获“中国精品科技期刊”,2012年《光学精密工程》看在的3篇论文获得中国百...,第三届中国出版政府奖提名奖
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国剑桥科学文摘,英国科学文摘数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版)
  • 被引量:22699