度变化函数：
[0034]
[0035]其中，I(x，y)表示图像中（x，y)的像素灰度值。
[0036]其中，
[0037]定义焦点响应函数，Ix、Iy分别表示水平方向和竖直方向的灰度值变化量，R = (^七]\1-1<：(1：抑〇6]\02，1<：为经验常数（1<：为0.4~0.6)，0^]\1 =人1\2,1：瓜〇6]\1 =人1+\2山、\2分别表示 特征值。R只与Μ的特征值有关。角点：R为大数值正数;边缘:R为大数值负数;平坦区：R为小 数值，依此来检测棋盘格角点。
[0038] 进一步的，以棋盘格左上角第一个十字交叉点作为原点，建立空间直角坐标系。利 用埃米尔特插值法进行镂空注塑件空间物理中心的拟合。插值过程中既要求在节点上的函 数值相等，也要求其对应的导数值也相等，甚至要求高阶导数也相等，满足所述要求的插值 多项式为埃尔米特插值多项式。
[0039] 设定yi = f(Xi)(i = 〇，i，2......η)，其中η表示自然数，集合中的元素 Xi对应的函 数值yi，其导数为/ i = f '（xi)(i = 〇，l，2......η)，则插值函数需要满H(xi)=yi，H'（xi) = 7^(1 = 0,1,2......η)，因此，得到关于x，y的插值函数：
> 其 中
[0040]
[0041] 将注塑镂空件放在固定棋盘格坐标系中，通过图像采集设备获取注塑镂空件空间 物理中心在固定棋盘格坐标系中的具体位置。获取几组不同位置下的镂空注塑件物理中心 的棋盘格坐标系坐标后，通过埃尔米特插值算法将注塑件的物理中心坐标信息拟合，得到 图像采集设备的坐标系与固定棋盘格坐标系之间的关系。
[0042] 在步骤S104中，基于所述图像采集设备的坐标系与固定棋盘格坐标系之间的关 系，模拟移动机械臂抓取所述镂空注塑件的场景，并估算机械臂从初始位置到抓取到所述 镂空注塑件的平移和旋转矩阵，建立所述机械臂与镂空注塑件样本所在的固定棋盘格坐标 系之间的空间矩阵关系。
[0043] 在本实施例中，通过模拟移动机械臂抓取到注塑件的场景，根据镂空注塑件和机 械臂之间的空间位置关系，估算所述机械臂从初始位置到抓取到所述镂空注塑件的平移和 旋转铲_
[0044]
[0045] 其中，u表示图像采集设备距离镂空注塑件的物距，v表示像距，[u，v，l]表示像点 的图像像素坐标系的齐次坐标，Xw、Yw表示世界坐标系的坐标(W为world的缩写），M表示机械 臂的比例因子，R表示机械臂与固定棋盘格坐标系的旋转矩阵，Θ表示机械臂坐标系与固定 棋盘格坐标系的夹角，（ UQx，VQy)表示图像采集设备光学中心在CCD成像平面上的投影位置。
[0046] 进一步的，可通过最小二乘法建立所述机械臂与镂空注塑件样本所在的固定棋盘 格坐标系之间的空间矩阵关系。
[0047] 在步骤S105中，根据所述机械臂与镂空注塑件样本所在的固定棋盘格坐标系之间 的空间矩阵关系，建立所述图像采集设备的坐标系与机械臂的坐标系的对应关系。
[0048] 本实施例通过镂空注塑件与棋盘格坐标系之间的关系，将图像采集设备坐标系与 机械臂坐标系联系起来，建立统一的位置关系矩阵，实现视觉引导的五自由度机械臂自动 化系统。
[0049] 图3为本发明实施例提供的基于视觉引导的机械臂定位转置的组成结构示意图。 为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分。
[0050] 所述基于视觉引导的机械臂定位转置可应用于各种终端设备，例如口袋计算机 (Pocket Personal Computer，PPC)、掌上电脑、计算机、笔记本电脑、个人数字助理 (Personal Digital Assistant，PDA)等，可以是运行于这些终端内的软件单元、硬件单元 或者软硬件相结合的单元，也可以作为独立的挂件集成到这些终端中或者运行于这些终端 的应用系统中。
[0051] 所述基于视觉引导的机械臂定位转置包括：
[0052] 样本采集模块31，用于通过图像采集设备采集镂空注塑件不同角度的完整样本； [0053] 预处理模块32,用于对采集的镂空注塑件样本进行预处理，并获取多组预处理后 的镂空注塑件样本的物理中心在预先建立的固定棋盘格坐标系中的坐标信息；
[0054] 拟合模块33,用于通过埃尔米特插值算法对获取的所述多组坐标信息进行拟合， 得到图像采集设备的坐标系与固定棋盘格坐标系之间的关系；
[0055] 第一定位模块34,用于基于所述图像采集设备的坐标系与固定棋盘格坐标系之间 的关系，模拟移动机械臂抓取所述镂空注塑件的场景，并估算机械臂从初始位置到抓取到 所述镂空注塑件的平移和旋转矩阵，建立所述机械臂与镂空注塑件样本所在的固定棋盘格 坐标系之间的空间矩阵关系；
[0056]第二定位模块35,用于根据所述机械臂与镂空注塑件样本所在的固定棋盘格坐标 系之间的空间矩阵关系，建立所述图像采集设备的坐标系与机械臂的坐标系的对应关系。 [0057]进一步的，所述预处理模块32具体用于：
[0058]对采集的镂空注塑件样本进行颜色空间转换、二值化、腐蚀和/或膨胀处理。
[0059] 进一步的，所述第一定位模块34具体用于：
[0060] 通过最小二乘法建立所述机械臂与镂空注塑件样本所在的固定棋盘格坐标系之 间的空间矩阵关系。
[0061 ]其中，所述估算机械臂从初始位置到抓取到所述镂空注塑件的平移和旋转矩阵具 体如下：
[0062]
[0063]其中，u表示图像采集设备距离镂空注塑件的物距，v表示像距，[u，v，l]表示像点 的图像像素坐标系的齐次坐标，Xw、Yw表示世界坐标系的坐标，Μ表示机械臂的比例因子，R表 示机械臂与固定棋盘格坐标系的旋转矩阵，Θ表示机械臂坐标系与固定棋盘格坐标系的夹 角，（u Qx，VQy)表示图像采集设备光学中心在CCD成像平面上的投影位置。
[0064] 综上所述，本发明实施例与现有技术相比存在的有益效果是:本发明实施例通过 插值法代替传统相机外参标定的方法，减小了外参标定带来的误差，提高了机械臂抓取目 标物体的精度。而且，直接根据机械臂实际抓取的镂空注塑件建立图像采集设备的坐标系 与机械臂的坐标系的对应关系，简化了计算过程。另外，本发明实施例在实现上述过程中， 不需要增加额外的硬件，可有效降低成本，具有较强的易用性和实用性。
[0065] 所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各功 能模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能 单元、模块完成，即将所述装置的内部结构划分成不同的功能单元或模块，以完成以上描述 的全部或者部分功能。实施例中的各功能模块可以集成在一个处理单元中，也可以是各个 单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中，上述集成的单元既可 以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。另外，各功能模块的具体名 称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本申请的保护范围。上述装置中各模块的具体 工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
[0066] 本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的模 块及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现