基于無標定視覺伺服的激光標記自動跟蹤引伸計控制方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于無標定視覺伺服的激光標記自動跟蹤引伸計控制方法。采用圖像雅克比矩陣在線辨識的方法，建立了激光標記與試樣標記的實際距離即激光標記的跟蹤位移量到圖像空間跟蹤位移量的映射關系，通過Karman濾波器辨識出雅克比矩陣與兩標記中心點像素距離差計算出控制量，控制伺服電機帶動五棱鏡旋轉，實現(xiàn)激光標記對試樣標記的自動跟蹤，拉伸過程中的激光標記位移量即為試樣形變量。本發(fā)明不僅避免了現(xiàn)有視頻引伸計的攝像機標定環(huán)節(jié)及由此引入的測量誤差；而且實現(xiàn)了激光標記對試樣標記的精密全程跟蹤，抗環(huán)境干擾能力強，跟蹤精度高。
【專利說明】基于無標定視覺伺服的激光標記自動跟蹤引伸計控制方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及自動跟蹤控制方法，尤其是涉及一種基于無標定視覺伺服的激光標記自動跟蹤引伸計控制方法。
【背景技術】
[0002]材料變形測量是表征材料性能的基礎。視頻引伸計因采用非接觸式測量方式，幾乎適用于大部分材料變形測量且測量精度高，已成為材料變形測量的主要工具。目前，視頻引伸計一般是在被測試樣的上、下端口印制標記，在拉伸過程中實時跟蹤上、下兩標記的位移，然后根據(jù)數(shù)字圖像處理方法獲得兩者的位移差即為圖像空間中材料形變量，最后采用相機標定技術轉換為材料的實際形變量。對視頻引伸計中相機標定處理方式大致分兩類情況:一類是相機未標定的測量方法:由于相機標定過程繁瑣復雜，使用視頻引伸計測量材料變形量時省略相機標定過程，用圖像空間中的材料形變量代替實際運動空間中的材料形變量，該方法不能獲得材料的真實變形量，測量結果存在誤差；另一類是相機標定的測量方法:在材料變形量測量時，采用各種相機標定技術完成相機標定過程，實現(xiàn)材料實際形變量的計算，其中以張正友標定法為典型代表，利用多幅標定平面模板實現(xiàn)對相機內(nèi)外參數(shù)的標定，再利用此內(nèi)外參數(shù)獲得材料的實際形變量。但這些方法需要設計相機標定模板和標定算法，且在重復實驗中相機位置、焦距等參數(shù)會發(fā)生改變，因此需重新標定，這使得測量過程繁瑣復雜且引入誤差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]針對基于激光標記自動跟蹤視頻引伸計需要高精度的自動跟蹤控制，本發(fā)明的目的在于提供一種基于無標定視覺伺服的激光標記自動跟蹤引伸計控制方法，采用Karman濾波器對圖像雅克比矩陣進行在線辨識，建立激光標記與試樣標記的實際運動空間中距離差與圖像空間中距離差的映射關系，控制伺服電機帶動五棱鏡旋轉，實現(xiàn)激光標記對試樣標記的實時精?跟蹤。
[0004]本發(fā)明解決其技術問題所采用技術方案的步驟如下:
[0005](I)采用數(shù)字圖像處理方法分別求得試樣標記中心點在圖像空間中的k-Ι和k時刻的坐標(U。(k-Ι)，V。(k-1))、(uQ(k)，V。(k))，再采用一階預估方法求得試樣標記中心點在圖像空間中k+Ι時刻的坐標為:
[0006]
【權利要求】
1.一種基于無標定視覺伺服的激光標記自動跟蹤引伸計控制方法，其特征在于，該方法的步驟如下: (1)采用數(shù)字圖像處理方法分別求得試樣標記中心點在圖像空間中的k-1和k時刻的坐標(U。(k-1), V0 (k-1))、(u0 (k), V0 (k)),再采用一階預估方法求得試樣標記中心點在圖像空間中k+Ι時刻的坐標為:
2.根據(jù)權利要求1所述的一種基于無標定視覺伺服的激光標記自動跟蹤引伸計控制方法，其特征在于:所述的數(shù)字圖像處理方法: (a)利用CXD獲取試樣圖像，經(jīng)圖像采集卡輸入計算機，進行歸一化處理得到MXN的試樣圖像，M為圖像寬度，N為圖像高度； (b)采用幾何均值濾波方法對MXN的試樣圖像進行濾波處理，減少高斯噪聲的干擾； (C)采用sobel算子對濾波處理后的試樣圖像進行邊緣檢測，得到了試樣、試樣標記和激光標記的相對位置，圈定了圖像處理范圍，從而降低了圖像處理難度； (d)采用hough變換對步驟(c)中得到的處理范圍進行檢測，識別出試樣標記和激光標記； (e)根據(jù)識別出的試樣標記橫縱坐標的最大、最小值計算圖像空間中試樣標記中心點的坐標； (f)根據(jù)識別出的激光標記橫縱坐標的最大、最小值計算圖像空間中激光標記中心點的坐標； 即完成激光標記對 試樣標記的實時精確跟蹤。
【文檔編號】G05B13/04GK103439981SQ201310384618
【公開日】2013年12月11日 申請日期:2013年8月29日 優(yōu)先權日:2013年8月29日
【發(fā)明者】陳本永, 田秋紅, 嚴利平, 張立見 申請人:浙江理工大學