一种基于机器视觉的视觉比例系数获取方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及机器视觉领域，尤其涉及一种基于机器视觉的视觉比例系数获取方 法。
【背景技术】
[0002] 机器视觉就是用机器代替人眼来做测量和判断。机器视觉系统是指通过机器视觉 产品将被摄取目标转换成图像信号，传送给专用的图像处理系统，根据像素分布和亮度、颜 色等信息，转化成数字化信号；图像系统对送些信号进行各种运算来抽取目标的特征，进而 根据判别的结果来控制现场的设备动作。
[0003] 机器视觉应用于自动化设备中可极大地提高设备的柔性与执行机构的定位精度。 在基于机器视觉校正执行机构定位的自动化设备中，最为关键的一步是必须准确知道机器 相机画面中1个像素（pix)对应执行机构运动多少毫米（mm),也即确定视觉比例系数。目 前确定视觉比例系数的方法是在视觉相机视野范围内放置一目标物，通过视觉识别该目标 物某一特征的像素坐标信息，W及当前的机械坐标信息，然后通过手动移动目标物在相机 视觉范围内的位置，获取第二点的像素坐标信息及机械坐标信息，按此方案移动目标物位 置获取第Η点、第四点坐标信息，根据获得的坐标信息最后计算视觉比例系数。
[0004] 因此，目前获得视觉比例系数的方法需要通过设备调机人员在视野范围内手动移 动目标物的位置。此外，传统的获得视觉比例系数的方法没有反馈校验功能，也就是说操作 者无法确定得到的视觉比例系数符合精度要求。
【发明内容】
[0005] 本发明的一个目的在于提供一种基于机器视觉的视觉比例系数获取方法，该方法 通过设备自动移动在相机视野范围内的一 Mark点的位置来计算视觉比例系数。
[0006] 本发明的另一个目的在于提供一种基于机器视觉的视觉比例系数获取方法，该方 法通过设备自动移动处于相机视野范围内的一 Mark点的位置，并可W保证移动W后Mark 点的位置仍处于视野范围内，从而保证后续步骤的正常进行。
[0007] 本发明的另一个目的在于提供一种基于机器视觉的视觉比例系数获取方法，该方 法可分别获取X轴和y轴的视觉比例系数，从而确保在机械坐标系与像素坐标系的平行度 存在一定的误差时，也可W获得较精确的视觉比例系数。
[0008] 本发明的另一个目的在于提供一种基于机器视觉的视觉比例系数获取方法，该方 法可对获得的视觉比例系数进行反馈校验，对不符合精度要求的视觉比例系数进行多次校 验，直到获得符合精度要求的视觉比例系数。
[0009] 本发明的另一个目的在于提供一种基于机器视觉的视觉比例系数获取方法，通过 该方法获取的视觉比例系数可精确到1个像素 W内。
[0010] 本发明的另一个目的在于提供一种基于机器视觉的视觉比例系数获取方法，该方 法可提高设备机器视觉参数调试的方便性、快捷性及准确性。
[0011] 本发明的另一个目的在于提供一种基于机器视觉的视觉比例系数获取方法，该方 法可大幅下降对设备调机人员的要求，仅需其提供视觉校正的Mark点，并点击设备控制软 件上的校正按键即可完成视觉比例系数的校正，整个过程无需人员干预，可大幅提高设备 调机效率。
[0012] 为达到W上目的，本发明提供一种基于机器视觉的视觉比例系数获取方法，其通 过一相机获取视觉信息，所述相机的分辨率为ΧρΧΥρ，所述视觉比例系数获取方法包括W下 步骤：
[0013] (a)按X，y轴运动方向建立互相映射的机械坐标系（Xj，yj)和基于机器视觉识别 的像素坐标系（Xp，yp);
[0014] (b)在相机视野范围内提供一 Mark点，获取所述Mark点的初始像素坐标（Xpi, ypi) W及此时的机械坐标（x，i，y，i);
[0015] (c)在视野范围内移动所述Mark点至第二点，获取所述第二点的像素坐标 (X的，Υρ2)和机械坐标（X，2, y.，2)，计算得到粗略视觉比例系数：X'vs = (X，2-X，i)/(Xp2-Xpi)，Y'vs =(Υ.?2-Υ.??)/(Υρ2-Υρ?)；
[0016] (d)根据步骤（c)获得的所述粗略视觉比例系数，将所述Mark点在相机视野范 围内移至第Η点（Xp3, yp3)，并获取该点的机械坐标（Xj3, yj3)，接着将所述Mark点在相机 视野范围内移至第四点（Xp4，yp4)与第五点（Xp5，yp5)，并获取此时的机械坐标（x，4，y，4)和 (X协y,5)，计算得到视觉比例系数：
[0017] Xvs = (Xj5-xj4)//(Xp5_Xp4)，Yvs = (y.j4-y.j3)/(yp4_yp3)。
[001引优选地，在步骤（b)中，将所述Mark点移至靠近视野中必的位置，并且在步骤（c) 中包括一确定第二点的步骤（cl):使所述Mark点沿某一方向第一次移动（ΑΧρ,ΒΥρ)画面， 其中Α、Β为大于0且小于^惭常数，此时若所述Mark点在视野范围内，则将此点作为第二 点，若所述Mark点不在视野范围内，机器识别NG(Not Good,不合格，不成功，没有到达要 求），则沿相反方向第二次移动（2AXp，2BYp)画面，此时所述Mark点重回视野范围内，将此 点作为第二点。
[0019] W上步骤可变形为，在步骤（C)中包括一确定所述第二点的步骤（c2):使所述 Mark点沿第一方向移动（ΑΧρ，BYp)画面，其中A、B为大于0且小于0. 5的常数，此时若所 述Mark点在视野范围内，则将此点作为第二点，若所述Mark点不在视野范围内，机器识别 NG，则需要将所述Mark点沿与所述第一方向相反的方向重新移动回所述第一点，然后将所 述Mark点再沿着与所述第一方向不同的第二方向移动（ΑΧρ,ΒΥρ)画面，此时仍然出现两种 情况，若所述Mark点在视野范围内，则将此点作为第二点，若所述Mark点不在视野范围内， 机器识别NG，则需要将所述Mark点沿与所述第二方向相反的方向重新移动回所述第一点， 然后将所述Mark点再沿着与所述第一方向和第二方向均不同的第Η方向移动（ΑΧρ,ΒΥρ) 画面，此时仍然出现两种情况，若所述Mark点在视野范围内，则将此点作为第二点，若所述 Mark点不在视野范围内，机器识别NG，则需要将所述Mark点沿与所述第Η方向相反的方向 重新移动回所述第一点，然后将所述Mark点再沿着与所述第一方向、第二方向和第Η方向 均不同的第四方向移动（ΑΧρ,ΒΥρ)画面，此时所述Mark点一定在视野范围内，将此点作为第 二点。
[0020] 优选地，所述视觉比例系数获取方法，进一步包括W下步骤：
[002。 （e)根据步骤（d)获得的所述视觉比例系数与第五点的坐标信息， 将所述Mark点移到视野中必，然后获取所述Mark点的像素坐标（x,e，y,e)，若
则结束计算，否则按照所述视觉比例 系数获取方法重新获取所述视觉比例系数。
[0022] 优选地，上述步骤中，C = 1
[002引优选地，上述步骤中，A=B=J。
[0024] 优选地
【附图说明】
[00巧]图1A和B是根据本发明的获取视觉比例系数的方法的一个优选实施例，获取第二 点时可能出现的两种情况。
[0026] 图2A和B是根据本发明的获取视觉比例系数的方法的另一个优选实施例，获取第 二点时可能出现的两种情况。
[0027] 图3是根据本发明的获取视觉比例系数的方法的一个优选实施例在获取视觉比 例系数时的移动路径。
[0028] 图4是根据本发明的获取视觉比例系数的方法的一个优选实施例在进行视觉比 例系数校正时的移动路径。
[0029] 图5时根据本发明的获取视觉比例系数的方法的一个优选实施例的流程图。
【具体实施方式】
[0030] W下描述用于掲露本发明W使本领域技术人员能够实现本发明。W下描述中的优 选实施例只作为举例，本领域技术人员可W想到其他显而易见的变型。在W下描述中界定 的本发明的基本原理可W应用于其他实施方案、变形方案、改进方案、等同方案W及没有背 离本发明的精神和范围的其他技术方案。
[0031] 在实际应用中，基于机器视觉的自动化设备通常包括一相机，一计算机控制系统 W及一执行机构。所述相机用于获取一定的图像信息。所述计算机控制系统用于处理所述 相机获得的图像信息，并进行一定的计算得到所需的信息，同时所述计算机控制系统用于 控制所述执行机构的机械运动，使其完成相应的指示。为了准确地通过所述相机获取的图 像对所述执行机构的机械运动进行控制，需要获得准确的视觉比例系数。
[0032] 本发明提供一种基于机器视觉的视觉比例系数获取方法。首先需要引入相互映射 的一机械坐标系x，-y，和视觉画面下的一像素坐标系Xp-yp。所述机械坐标系的单位为毫米 (mm)，所述像素坐标系的单位为像素（Pix)。所述机械坐标系与所述执行机构机械运动的横 轴、纵轴对应，所述像素坐标系与所述相机的视野的横轴、纵轴对应。
[0033] 将一带有Mark点的标版移动至所述相机的视野范围内，W保证机器视觉初次可 W识别到所述Mark点，然后获取该初始点也即第一点的像素坐标值（Xpi，ypi) W及机械坐标 值（x，i，y，i)。移动所述Mark点至视野范围内的过程需要设备人员手动操作，送也是本发明 的所述视觉比例系数获取方法中唯一需要人工操作的步骤。
[0034] 值得一提的是，所述Mark点的移动是相对于所述相机视野的，也就是说既可W移 动所述标版的位置，也可W移动所述相机的位置，使得所述Mark点处于所述相机的视野范 围内。从而所述机械坐标值既可W是所述标版的机械坐标，也可W是所述相机的机械