一种运动机构旋转中心确定方法、装置和电子设备与流程

本技术涉及计算机图像，特别是涉及一种运动机构旋转中心确定方法、装置和电子设备。

背景技术：

1、运动机构，也就是具备运动功能的机构，常见的运动机构包括关节机器人、模组机器人等。当运动机构具备旋转功能时，其旋转轴的中心点可以被称为旋转中心。

2、由于运动机构所要抓取的物料的摆放角度可能各不相同，因此，为了可以准确抓取物料，运动机构在进行物料抓取时，通常需要基于旋转中心进行旋转以调节抓取角度。并且，运动机构抓取物料的成功率可以随所确定的旋转中心的准确度和鲁棒性的提高而提高。

3、基于此，如何提高所确定的运动机构的旋转中心的准确度和鲁棒性，是一个亟待解决的问题。

技术实现思路

1、本技术实施例的目的在于提供一种运动机构旋转中心确定方法、装置和电子设备，以提高所确定的运动机构的旋转中心的准确度。具体技术方案如下：

2、第一方面，本技术实施例提供了一种运动机构旋转中心确定方法，所述方法包括：

3、获取在运动机构按照指定角度沿第一方向在指定平面内进行多次连续旋转的过程中，图像采集设备在所述运动机构旋转开始前和每次旋转结束时分别采集的关于标定物的各个旋转图像；其中，所述运动机构进行所述多次连续旋转使得所述标定物相对于所述图像采集设备按照所述指定角度沿第二方向进行多次连续旋转；

4、确定所述标定物中的特征点在每个旋转图像中的像素坐标，得到多个像素坐标；

5、根据所述图像采集设备对应的像素坐标系与预设的世界坐标系间的坐标转换关系、所述多个像素坐标以及所述指定角度，确定所述运动机构的旋转中心在指定坐标系中的目标坐标；其中，所述指定坐标系包括：所述世界坐标系和/或所述像素坐标系。

6、可选的，一种具体实现方式中，所述指定坐标系包括：所述像素坐标系；所述根据所述图像采集设备对应的像素坐标系与预设的世界坐标系间的坐标转换关系、所述多个像素坐标以及所述指定角度，确定所述运动机构的旋转中心在指定坐标系中的目标坐标，包括：

7、根据所述图像采集设备对应的像素坐标系与预设的世界坐标系间的坐标转换关系、所述多个像素坐标以及所述指定角度，确定所述运动机构的旋转中心在所述世界坐标系中的初始坐标；

8、根据所述坐标转换关系以及所述初始坐标，确定所述运动机构的旋转中心在所述像素坐标系中的目标坐标。

9、可选的，一种具体实现方式中，所述指定坐标系包括：所述世界坐标系；所述根据所述图像采集设备对应的像素坐标系与预设的世界坐标系间的坐标转换关系、所述多个像素坐标以及所述指定角度，确定所述运动机构的旋转中心在指定坐标系中的目标坐标，包括：

10、利用所述图像采集设备对应的像素坐标系与预设的世界坐标系间的坐标转换关系，将每个像素坐标转换为所述世界坐标系中的世界坐标，得到多个世界坐标；

11、根据所述多个世界坐标以及所述指定角度，确定所述运动机构的旋转中心在所述世界坐标系中的目标坐标。

12、可选的，一种具体实现方式中，所述根据所述多个世界坐标以及所述指定角度，确定所述运动机构的旋转中心在所述世界坐标系中的目标坐标，包括：

13、利用每个指定世界坐标、基准世界坐标以及所述指定角度，确定每个指定世界坐标对应的位置关系方程，得到多个位置关系方程；

14、利用最小二乘法，求解所述多个位置关系方程，得到所述运动机构的旋转中心在所述世界坐标系中的目标坐标；

15、其中，所述基准世界坐标是所述多个世界坐标中的任一个，所述指定世界坐标是所述多个世界坐标中除所述基准世界坐标之外的坐标；每个指定世界坐标对应的位置关系方程用于表征：该指定世界坐标在所述世界坐标系中所指示的第一坐标点、所述基准世界坐标在所述世界坐标系中所指示的第二坐标点以及所述运动机构的旋转中心在所述世界坐标系中的位置关系。

16、可选的，一种具体实现方式中，每个指定世界坐标对应的位置关系方程为：

17、pi＝(r(α)-i)*ti

18、其中，pi为所述基准世界坐标所对应的第一坐标点指向第i个指定世界坐标所对应的第二坐标点的向量，α为所述指定旋转角度，r(α)为所述指定旋转角度对应的旋转矩阵，i为单位矩阵，ti为所述运动机构的旋转中心指向所述第一坐标点的向量。

19、可选的，一种具体实现方式中，所述图像采集设备固定在所述运动机构上，所述标定物固定在第一指定位置，所述第一方向和所述第二方向为相反方向；

20、或者，

21、所述标定物固定在所述运动结构上，所述图像采集设备固定在第二指定位置，所述第一方向和所述第二方向为同一方向。

22、第二方面，本技术实施例提供了一种运动机构旋转中心确定装置，所述装置包括：

23、图像获取模块，用于获取在运动机构按照指定角度沿第一方向在指定平面内进行多次连续旋转的过程中，图像采集设备在所述运动机构旋转开始前和每次旋转结束时分别采集的关于标定物的各个旋转图像；其中，所述运动机构进行所述多次连续旋转使得所述标定物相对于所述图像采集设备按照所述指定角度沿第二方向进行多次连续旋转；

24、坐标确定模块，用于确定所述标定物中的特征点在每个旋转图像中的像素坐标，得到多个像素坐标；

25、旋转中心确定模块，用于根据所述图像采集设备对应的像素坐标系与预设的世界坐标系间的坐标转换关系、所述多个像素坐标以及所述指定角度，确定所述运动机构的旋转中心在指定坐标系中的目标坐标；其中，所述指定坐标系包括：所述世界坐标系和/或所述像素坐标系。

26、可选的，一种具体实现方式中，所述指定坐标系包括：所述像素坐标系；

27、所述旋转中心确定模块具体用于：

28、根据所述图像采集设备对应的像素坐标系与预设的世界坐标系间的坐标转换关系、所述多个像素坐标以及所述指定角度，确定所述运动机构的旋转中心在所述世界坐标系中的初始坐标；

29、根据所述坐标转换关系以及所述初始坐标，确定所述运动机构的旋转中心在所述像素坐标系中的目标坐标；

30、可选的，一种具体实现方式中，所述指定坐标系包括：所述世界坐标系；

31、所述旋转中心确定模块包括：

32、坐标转换子模块，用于利用所述图像采集设备对应的像素坐标系与预设的世界坐标系间的坐标转换关系，将每个像素坐标转换为所述世界坐标系中的世界坐标，得到多个世界坐标；

33、旋转中心确定子模块，用于根据所述多个世界坐标以及所述指定角度，确定所述运动机构的旋转中心在所述世界坐标系中的目标坐标；

34、可选的，一种具体实现方式中，所述旋转中心确定子模块具体用于：

35、利用每个指定世界坐标、基准世界坐标以及所述指定角度，确定每个指定世界坐标对应的位置关系方程，得到多个位置关系方程；

36、利用最小二乘法，求解所述多个位置关系方程，得到所述运动机构的旋转中心在所述世界坐标系中的目标坐标；

37、其中，所述基准世界坐标是所述多个世界坐标中的任一个，所述指定世界坐标是所述多个世界坐标中除所述基准世界坐标之外的坐标；每个指定世界坐标对应的位置关系方程用于表征：该指定世界坐标在所述世界坐标系中所指示的第一坐标点、所述基准世界坐标在所述世界坐标系中所指示的第二坐标点以及所述运动机构的旋转中心在所述世界坐标系中的位置关系；

38、可选的，一种具体实现方式中，每个指定世界坐标对应的位置关系方程为：

39、pi＝(r(α)-i)*ti

40、其中，pi为所述基准世界坐标所对应的第一坐标点指向第i个指定世界坐标所对应的第二坐标点的向量，α为所述指定旋转角度，r(α)为所述指定旋转角度对应的旋转矩阵，i为单位矩阵，ti为所述运动机构的旋转中心指向所述第一坐标点的向量；

41、可选的，一种具体实现方式中，所述图像采集设备固定在所述运动机构上，所述标定物固定在第一指定位置，所述第一方向和所述第二方向为相反方向；

42、或者，

43、所述标定物固定在所述运动结构上，所述图像采集设备固定在第二指定位置，所述第一方向和所述第二方向为同一方向。

44、第三方面，本技术实施例提供了一种电子设备，包括：

45、存储器，用于存放计算机程序；

46、处理器，用于执行存储器上所存放的程序时，实现上述任一所述的运动机构旋转中心确定方法。

47、第四方面，本技术实施例提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质内存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述任一所述的运动机构旋转中心确定方法。

48、本技术实施例还提供了一种包含指令的计算机程序产品，当其在计算机上运行时，使得计算机执行上述任一所述的运动机构旋转中心确定方法。

49、本技术实施例有益效果：

50、以上可见，应用本技术实施例提供的方案，运动机构可以按照指定角度沿第一方向在指定平面内进行多次连续的旋转，且运动机构进行多次连续旋转可以使得标定物相对于图像采集设备按照指定角度沿第二方向进行多次连续旋转，图像采集设备可以在运动机构旋转开始前和每次旋转结束时采集关于标定物的各个旋转图像。进而，在进行旋转中心确定时，可以获取图像采集设备所采集的各个旋转图像。标定物上可以具有特征点，通过确定标定物中的特征点在每个旋转图像中的像素坐标，可以得到多个像素坐标。由于在运动机构进行多次连续旋转的过程中，相对于图像采集设备，标定物在以运动机构的旋转中心为圆心按照指定角度进行连续旋转。因此，以图像采集设备为参考系，在旋转过程中的各个时刻，标定板上的特征点均处在一个以旋转中心为圆心的圆上。由于根据同一个圆上的两点以及该两点间的圆心角可以确定该圆的圆心，因此，根据图像采集设备对应的像素坐标系与预设的世界坐标系间的坐标转换关系、多个像素坐标以及指定角度，便可以确定运动机构的旋转中心在世界坐标系和/或像素坐标系中的目标坐标。

51、基于此，可以基于图像采集设备在运动机构在指定平面内连续旋转的过程中所拍摄的多个旋转图像确定较为准确的运动机构旋转中心。并且，相较于现有的运动机构旋转中心确定方法，本技术实施例并不依赖于非线性优化技术的迭代求解，因此，本技术实施例可以通过较小的计算量和较少的计算步骤确定较为准确且鲁棒性较强的运动机构旋转中心，并提高运动机构旋转中心的确定效率。

52、当然，实施本技术的任一产品或方法并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。