一種基于雙目視覺的石壁爆破孔檢測與定位裝置及定位方法
【專利摘要】一種基于雙目視覺的石壁爆破孔檢測與定位裝置及定位方法，裝置包括主攝像機和輔助攝像機，主攝像機和輔助攝像機安裝在多關(guān)節(jié)可移動機械手上，主攝像機和輔助攝像機通過信號線與圖像采集卡連接，圖像采集卡以及多關(guān)節(jié)可移動機械手通過信號線與計算機連接。本裝置利用主攝像機對孔進行搜索、分割、鎖定，同時利用輔助攝像機拍攝圖像以保存?zhèn)溆?。通過計算機鎖定目標孔后，調(diào)用輔助攝像機中對應的目標孔圖像，與主相機獲得的目標孔圖像聯(lián)合進行雙目標定，即可定位目標孔相對于工作機械手的當前空間坐標位置。
【專利說明】-種基于雙目視覺的石壁爆破孔檢測與定位裝置及定位方 法

【技術(shù)領域】
[0001] 本發(fā)明屬于測控【技術(shù)領域】，具體涉及一種基于雙目視覺的石壁爆破孔檢測與定位 裝置及定位方法，即通過兩個攝像機同時拍攝同一爆破孔圖像，經(jīng)圖像處理與計算，獲取目 標孔的三維坐標。

【背景技術(shù)】
[0002] 在大型土木工程中通常需要對山體進行爆破，一般首先在石壁上鉆孔，然后裝入 炸藥。然而，由于野外環(huán)境中石壁很高、表面積大且表面形貌極不規(guī)則，采用人工植入炸藥 不僅勞動強度大、效率低，且危險性很高，若采用自動化設備植入炸藥，又因大部分孔洞與 設備上的操作者距離太遠等原因使設備操作人員經(jīng)常漏裝或錯裝許多孔洞，因而需要開發(fā) 爆破孔自動檢測與定位裝置，為操作者提供空位置信息，提高炸藥植入的準確性，降低漏裝 率和操作者的勞動強度。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明提供一種能夠代替人工自動完成石壁爆破孔的檢測與定位的、基于雙目視 覺的石壁爆破孔檢測與定位裝置及定位方法。
[0004] 為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下的技術(shù)解決方案：一種基于雙目視覺的石壁爆 破孔檢測與定位裝置，包括主攝像機和輔助攝像機，主攝像機和輔助攝像機安裝在多關(guān)節(jié) 可移動機械手上，主攝像機和輔助攝像機通過信號線與圖像采集卡連接，圖像采集卡以及 多關(guān)節(jié)可移動機械手通過信號線與計算機連接。
[0005] 所述的控制器接收速度傳感器和位移傳感器的信號并將其傳入計算機。
[0006] 利用上述裝置對石壁爆破孔定位的方法，包括以下步驟：
[0007] 1)爆破孔搜索、檢測：通過主攝像機和輔助攝像機從不同的方位及視角分別同時 拍攝有爆破孔分布的區(qū)域，并通過圖像采集卡將拍攝的圖片傳輸至視覺模塊，視覺模塊檢 測圖片中的爆破孔并鎖定其中一個孔為當前目標孔；
[0008] 2)目標孔三維坐標確定：通過視覺模塊中的圖像處理軟件對孔的圖像進行處 理，分別獲得在主攝像機和輔助攝像機所拍攝圖像中目標孔的二維圖像坐標Pi (u，V)和 P2(u'，v')。此時，主攝像機的光軸平行于輔助攝像機的光軸，通過三角關(guān)系求出目標孔 在以主攝像機（1)為參考的坐標系C中的三維坐標（X，Y，Z);
[0009]

【權(quán)利要求】
1. 一種基于雙目視覺的石壁爆破孔檢測與定位裝置，其特征在于：包括主攝像機（1) 和輔助攝像機（2)，主攝像機（1)和輔助攝像機（2)安裝在多關(guān)節(jié)可移動機械手（3)上，主 攝像機⑴和輔助攝像機⑵通過信號線與圖像采集卡⑷連接，圖像采集卡⑷以及多 關(guān)節(jié)可移動機械手（3)通過信號線及控制器（7)與計算機（5)連接。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于雙目視覺的石壁爆破孔檢測與定位裝置，其特征在 于：所述的控制器（7)接收速度傳感器和位移傳感器的信號并將其傳入計算機（5)。
3. 利用權(quán)利要求1 一 2中任一權(quán)利要求所述的裝置對石壁爆破孔定位的方法，其特征 在于：包括以下步驟： 1) 爆破孔搜索、檢測：通過主攝像機（1)和輔助攝像機（2)從不同的方位及視角分別 同時拍攝有爆破孔分布的區(qū)域￠)，并通過圖像采集卡（4)將拍攝的圖片傳輸至視覺模塊， 視覺模塊檢測圖片中的爆破孔并鎖定其中一個孔為當前目標孔； 2) 目標孔三維坐標確定：通過視覺模塊中的圖像處理軟件對孔的圖像進行處理，分別 獲得在主攝像機（1)和輔助攝像機（2)所拍攝圖像中目標孔的二維圖像坐和 P2(u'，v')。此時，主攝像機的光軸平行于輔助攝像機的光軸，通過三角關(guān)系求出目標孔 在以主攝像機（1)為參考的坐標系C中的三維坐標（X，Y，Z);
(1) 式⑴中，f為相機焦距，L為兩攝像機之間的距離，d = u-u'為視差，（U(l，V(l)是相機 成像平面中心像素點的坐標；由此即獲得了目標孔中心在攝像機坐標系C中的三維坐標； 進一步，假設攝像機坐標系C與機械手底座坐標系0(\，I，ZJ之間的空間轉(zhuǎn)換矩陣為 T，其中T中的各參數(shù)由安裝在控制模塊中的位移傳感器實時測得，則可將攝像機坐標系C 轉(zhuǎn)換至機械手坐標系0中：
(2) 此后，獲取任意目標孔后，通過以上計算步驟，將目標孔空間坐標轉(zhuǎn)換到機械手底座坐 標系中，實現(xiàn)目標孔相對于機械手坐標系的空間定位。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的定位方法，其特征在于：在爆破孔搜索、檢測階段，主攝像機 (1)和輔助攝像機（2)同時拍攝，但僅對主攝像機圖像進行處理，檢測是否有孔存在，輔助 攝像機（2)的圖像保存，可減少計算量，提高檢測系統(tǒng)工作的實時性。
【文檔編號】G01B11/00GK104296657SQ201410535284
【公開日】2015年1月21日 申請日期:2014年10月11日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月11日
【發(fā)明者】陳從平, 黃正 申請人:三峽大學