本發(fā)明涉及一種相機標(biāo)定方法，具體涉及一種菌落挑選儀自動標(biāo)定，既對該挑選儀平臺的相機標(biāo)定。
背景技術(shù)：
：隨著計算機視覺理論和技術(shù)的不斷更新和發(fā)展，越來越多的計算機視覺理論和技術(shù)已被廣泛地應(yīng)用于醫(yī)學(xué)圖像處理、機器人技術(shù)、文字識別、工業(yè)檢測、軍事偵察、地理勘察和現(xiàn)場測量等方面。隨著計算機視覺應(yīng)用的不斷普及，相機標(biāo)定技術(shù)作為視覺系統(tǒng)不可缺少的前提和基礎(chǔ)部分，受到國內(nèi)外學(xué)者的廣泛關(guān)注，對相機標(biāo)定技術(shù)的研究作為計算機視覺中首先必須解決的關(guān)鍵課題，有著很重要的意義，為計算機視覺在相關(guān)的各個領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用奠定了堅實的基礎(chǔ)。近年來相機標(biāo)定技術(shù)在理論上的發(fā)展非常迅速，但是如何選定合適理論方法應(yīng)用到實際設(shè)備的相機標(biāo)定中，還需要在實際應(yīng)用中考慮多方面因素。技術(shù)實現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的是針對已有技術(shù)的不足，提供一種菌落挑選儀自動標(biāo)定方法，將相機標(biāo)定技術(shù)更好的應(yīng)用于菌落挑選儀上，確保能夠更準(zhǔn)確的提供目標(biāo)菌落的位置信息。針對傳統(tǒng)相機標(biāo)定方法的實現(xiàn)方式復(fù)雜、需要人工交互操作的缺陷，本菌落挑選儀自動標(biāo)定方法是一種改進(jìn)的Tsai兩步相機標(biāo)定方法，并把圖像處理和相機標(biāo)定的技術(shù)結(jié)合起來，實現(xiàn)了相機標(biāo)定自動化。為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的構(gòu)思是：采用了1)CCD圖像采集、2)圖像讀取、3)圖像處理、4)質(zhì)心點提取、5)選取參照點進(jìn)行標(biāo)定、6)坐標(biāo)空間轉(zhuǎn)換六個操作步驟來實現(xiàn)相機的標(biāo)定。采用一種改進(jìn)的標(biāo)定模板，使得標(biāo)定點質(zhì)心位置的獲取更加準(zhǔn)確。所述改進(jìn)后的模板與傳統(tǒng)標(biāo)定模板不同，傳統(tǒng)的標(biāo)定板是貼在玻璃板上的一張國際象棋棋盤格，然后從不同角度拍攝若干張標(biāo)定圖像序列，所述改進(jìn)后的模板采用圓斑點圖文的背景，且圓點為黑色，圓心位置稱為質(zhì)心點，每個上下左右質(zhì)心點的距離都是9mm。所述改進(jìn)后的模板放置在菌落培養(yǎng)皿中，由固定在移動機械臂上的CCD圖像攝像相機移動到預(yù)先設(shè)定的拍照位置對標(biāo)定模板進(jìn)行拍攝。所述標(biāo)定模板中黑色圓點質(zhì)心坐標(biāo)位置的獲取，引入了圖像處理相關(guān)方面的知識。所述圖像處理相關(guān)方面所涉及的知識主要有圖像的灰度化、中值濾波、邊緣獲取、區(qū)域生長、腐蝕和膨脹。經(jīng)過所述圖像處理環(huán)節(jié)后，計算機通過程序運算可以分割出圖像中的黑色圓點，并計算出黑色圓點的質(zhì)心點坐標(biāo)，即圖像坐標(biāo)。所述黑色圓點質(zhì)心坐標(biāo)信息的提取，其計算方式可以通過質(zhì)心公式推導(dǎo)得出，即對同一標(biāo)號區(qū)域(分割后每個單獨的黑色圓點區(qū)域)的內(nèi)部每個像素的X,Y坐標(biāo)進(jìn)行累加求平均，便可以得到一個區(qū)域的質(zhì)心坐標(biāo)(X,Y)。X=1nΣi=0nXiY=1nΣi=0nYi---(1)]]>式中Xi和Yi分別對應(yīng)區(qū)域內(nèi)第i個點的橫坐標(biāo)X和縱坐標(biāo)Y，n為一個區(qū)域內(nèi)所包含的像素點個數(shù)。對于大多數(shù)規(guī)則的均勻物體，質(zhì)心點存在于物體的集合位置中心，代表物體的中心點，本標(biāo)定方法中采用的標(biāo)定模板中的黑色圓點是標(biāo)準(zhǔn)的圓點，所以提取出來的質(zhì)心點坐標(biāo)就是黑色圓點的圓心坐標(biāo)。所述標(biāo)定參照點提取，在標(biāo)定過程中首先人工選取圖像中任意兩個相鄰的圓點，記錄下計算機讀取出的兩個相鄰圓點的質(zhì)心坐標(biāo)(x1,y1)和(x2,y2)。已知標(biāo)定模板中任意相鄰兩點的質(zhì)心距離為9mm，所以根據(jù)公式(2)可以計算出圖像中像素點之間距離和實際距離的比值P。P=9(X1-X2)2+(Y1-Y2)2---(2)]]>所述坐標(biāo)空間轉(zhuǎn)換，首先計算機控制機械臂移動到圖像中心點附近的位置，記下此時機械臂的三維空間坐標(biāo)(X,Y)，利用機械臂自身攜帶的探針對標(biāo)定模板進(jìn)行打孔，此刻標(biāo)定模板上會留下一個孔印。然后移動相機至圖像的拍照位置，此時圖像顯示框內(nèi)會實時顯示相機捕獲到的圖像并有一個紅色形狀十字，十字中心就是圖像中心點，所對應(yīng)的機械臂的坐標(biāo)值為(x0,y0)，然后手動微調(diào)機械臂坐標(biāo)值移動機械臂，使得拍照位置紅色十字的中心點恰巧與孔印重合，記錄下此時該孔點的機械臂坐標(biāo)(x_,y_)。且w為計算機計算出的圖像像素點寬度，h為計算機計算出的圖像像素點高度，從而根據(jù)公式(3)可以計算出該孔點的圖像坐標(biāo)位置(x,y)。x=w-(x_-x0)Py=h+(y_-y0)P---(3)]]>因此該孔點的像素坐標(biāo)(x,y)與機械臂坐標(biāo)(X,Y)相對應(yīng)時，能保證探針打到該孔點，從而完成了相機的標(biāo)定。在完成標(biāo)定后，對于圖像中指定任意一點的圖像坐標(biāo)(xi,yi),都可以用公式(4)轉(zhuǎn)換為相對應(yīng)的機械臂坐標(biāo)(Xi,Yi)，從而將坐標(biāo)輸送給機械臂指定機械臂攜帶探針移動到該點進(jìn)行菌落提取操作，完成菌落的自動挑選。Xi=X-(xi-x)*PYi=Y-(yi-y)*p---(4)]]>本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下顯而易見的突出實質(zhì)性特點和顯著優(yōu)點：本發(fā)明不局限于傳統(tǒng)的理論發(fā)明，引入了標(biāo)有等間距黑色圓點的標(biāo)定模板以及圖像處理的相關(guān)知識，從而能夠更加準(zhǔn)確地獲取標(biāo)定模板上標(biāo)定圓點的位置信息，本發(fā)明方法成功的將傳統(tǒng)的標(biāo)定理論知識運用到現(xiàn)實中的設(shè)備儀器中，解決了現(xiàn)實中標(biāo)定的問題。為了驗證本標(biāo)定方法，我們對其進(jìn)行了實驗并對實驗數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析。由實驗數(shù)據(jù)可以看書標(biāo)定的準(zhǔn)確性成功達(dá)到了我們預(yù)期的效果，誤差可控制在允許范圍內(nèi)。附圖說明圖1為本發(fā)明方法的程序框圖。圖2為本發(fā)明方法中所用到的標(biāo)定模板。圖3為本實驗相機標(biāo)定的操作界面，選取點的圖像坐標(biāo)和相對應(yīng)的三維空間坐標(biāo)。圖4為本相機標(biāo)定方法所應(yīng)用到的菌落挑選儀操作界面，篩選合格的菌落進(jìn)行挑選確認(rèn)。圖5為本相機標(biāo)定方法所應(yīng)用到的菌落挑選儀在利用探針挑選菌落。具體實施方式本發(fā)明結(jié)合附圖和優(yōu)先實施例對此發(fā)明方法做進(jìn)一步說明，具體說明如下：實施例一：參見圖1，本菌落挑選儀自動標(biāo)定方法依次按照1)CCD圖像采集、2)圖像讀取、3)圖像處理、4)質(zhì)心點提取、5)選取參照點進(jìn)行標(biāo)定、6)坐標(biāo)空間轉(zhuǎn)換六個操作步驟來實現(xiàn)相機的標(biāo)定。實施例二：本實施例與實施例一基本相同，特別之處如下：所述步驟1)CCD圖像采集是由固定在移動機械臂上的CCD圖像攝像相機移動到預(yù)先設(shè)定的拍照位置對培養(yǎng)皿中的標(biāo)定模板進(jìn)行拍照，所述標(biāo)定模板采用黑色圓斑點圖文的背景，每個上下左右圓心間的距離都是9mm。所述步驟2)圖像讀取是：使用菌落挑選儀自身軟件系統(tǒng)將相機拍攝到的CCD圖像讀取出來并顯示在操作界面上，同時保存圖像的像素信息。所述步驟3)圖像處理是：對相機拍攝到的CCD圖像加入了圖像處理的技術(shù)，得到一幅經(jīng)圖像處理后的新圖像文件。所述步驟4)質(zhì)心點提取是：對得到的新圖像文件進(jìn)行質(zhì)心點的坐標(biāo)獲取，即獲取標(biāo)定模板中黑色圓點圓心的圖像坐標(biāo)(X,Y)，質(zhì)心坐標(biāo)獲取的公式為其中Xi和Yi分別對應(yīng)區(qū)域內(nèi)第i個點的橫坐標(biāo)X和縱坐標(biāo)Y，n為一個區(qū)域內(nèi)所包含的像素點個數(shù)。所述步驟5)選取參照點進(jìn)行標(biāo)定，在操作界面上人工確認(rèn)選取任意兩個相鄰的黑色圓點作為標(biāo)定點，記錄下計算機讀取出的兩個相鄰圓點的質(zhì)心坐標(biāo)(x1,y1)和(x2,y2)。已知標(biāo)定模板中任意相鄰兩點的質(zhì)心距離為9mm，再根據(jù)已選取的兩個圓點在圖像上的坐標(biāo)計算出圖像上兩點的距離差值，二者相除得到一個比值P，所述步驟6)坐標(biāo)空間轉(zhuǎn)換，對圖像中任意一個點的圖像坐標(biāo)值，根據(jù)得到的比值P及數(shù)學(xué)公式和轉(zhuǎn)化為相對應(yīng)的三維空間坐標(biāo)，公式中(x,y)為探針打孔點的圖像坐標(biāo)位置，(X,Y)為探針打孔點機械臂的三維空間坐標(biāo)，w為計算機計算出的圖像像素點寬度，h為計算機計算出的圖像像素點高度，(x0,y0)為相機移動到圖像的拍照位置時圖像顯示框內(nèi)圖像的中心點所對應(yīng)的機械臂的坐標(biāo)，(x_,y_)為微調(diào)機械臂使得拍照位置的中心點與打孔點重合時該孔點的機械臂坐標(biāo)，(xi,yi)為圖像中指定任意一點的圖像坐標(biāo)，(Xi,Yi)為圖像坐標(biāo)(xi,yi)相對應(yīng)的機械臂坐標(biāo)，P為兩點間像素坐標(biāo)距離與實際坐標(biāo)距離的比值。實施例三：本菌落挑選儀自動標(biāo)定方法如下：首先將標(biāo)定模板(見圖2)放置在空的培養(yǎng)器皿中，培養(yǎng)器皿放置于菌落挑選儀的挑選平臺上，然后軟件啟動菌落挑選儀，待一切自檢完成后開始執(zhí)行相機標(biāo)定步驟。在電腦端點擊菌落挑選儀界面上(見圖3)的拍照按鈕，機械臂會根據(jù)預(yù)先設(shè)定好的運動路徑運行到指定位置并對標(biāo)定模板進(jìn)行拍照，該位置能夠完整的拍攝到整個標(biāo)定模板。拍照完畢后，計算機使用菌落挑選儀自身軟件系統(tǒng)將相機拍攝到的CCD圖像讀取出來并顯示在操作界面上(見圖4)，同時保存下圖像的像素信息。計算機經(jīng)過菌落挑選儀程序的運算，會將標(biāo)定模板上每個黑色圓點的質(zhì)心點標(biāo)注出來，并在界面上對應(yīng)顯示出每個質(zhì)心點的圖像坐標(biāo)信息。計算坐標(biāo)公式為其中Xi和Yi分別對應(yīng)區(qū)域內(nèi)第i個點的橫坐標(biāo)X和縱坐標(biāo)Y，n為一個區(qū)域內(nèi)所包含的像素點個數(shù)。在操軟件作界面上人工任意選取兩個相鄰點，記錄下計算機讀取出的兩個相鄰圓點的質(zhì)心坐標(biāo)(x1,y1)和(x2,y2)，并點擊基準(zhǔn)點A和基準(zhǔn)點B，計算機會默認(rèn)選取這兩個點作為標(biāo)定點并計算出兩像素點間的像素距離差，然后與兩點間的實際距離相比計算出比例值P，人工在界面上輸入機械臂坐標(biāo)點控制機械臂移動到圖像中心點附近的位置，點擊確認(rèn)，挑選儀利用機械臂自身攜帶的探針對標(biāo)定模板進(jìn)行打孔，此刻標(biāo)定模板上會留下一個孔印記下此時機械臂的三維空間坐標(biāo)(X,Y)。然后移動相機至圖像的拍照位置，此時圖像中會顯示一個紅色形狀十字，十字中心就是圖像中心點，所對應(yīng)的機械臂的坐標(biāo)值為(x0,y0)，然后手動微調(diào)機械臂坐標(biāo)值移動機械臂，使得拍照位置紅色十字的中心點恰巧與孔印重合，記錄下此時該孔點的機械臂坐標(biāo)(x_,y_)。且w為計算機計算出的圖像像素點寬度，h為計算機計算出的圖像像素點高度，從而根據(jù)公式可以計算出該孔點的圖像坐標(biāo)位置(x,y)。點擊標(biāo)定按鈕，計算機利用程序完成相機的自動標(biāo)定。在完成標(biāo)定后，對于菌落挑選的過程，點擊選取界面上任意目標(biāo)菌落，然后點擊篩選完成，程序會將該菌落的圖像坐標(biāo)(xi,yi)通過公式轉(zhuǎn)化為相對應(yīng)的機械臂坐標(biāo)(Xi,Yi)輸送給控制器，控制器控制機械臂移動到指定位置利用探針對該點菌落進(jìn)行提取(見圖5)。公式中(x,y)為探針打孔點的圖像坐標(biāo)位置，(X,Y)為探針打孔點機械臂的三維空間坐標(biāo)，P為兩點間像素坐距離與實際坐標(biāo)距離的比值。標(biāo)定實驗數(shù)據(jù)記錄在表1中。表1為標(biāo)定實驗數(shù)據(jù)目標(biāo)點質(zhì)心像素坐標(biāo)轉(zhuǎn)換后的坐標(biāo)(mm)實際空間位置坐標(biāo)(mm)誤差(mm)A1(424，322)(280.65，178.93)(280.64，178.90)0.06A2(502，472)(310.25，164.04)(310.23，164.01)0.045A3(577，395)(295.33，149.14)(295.31，149.11)0.025A4(657，622)(340.03，133.97)(340.03，133.95)0.01A5(732，544)(324.90，119.07)(324.93，119.11)0.035A6(805，391)(295.08，104.42)(295.04，104.40)0.03A7(878，238)(265.29，89.67)(265.25，89.73)0.05A8(958，464)(309.79，74.53)(309.75，74.57)0.04以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理、主要特征和本發(fā)明的優(yōu)點。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下發(fā)明還會有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本發(fā)明的范圍內(nèi)。本發(fā)明要求的保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書及其等同物界定。當(dāng)前第1頁1 2 3