一种基于双目视觉的石壁爆破孔检测与定位装置及定位方法
【专利摘要】一种基于双目视觉的石壁爆破孔检测与定位装置及定位方法，装置包括主摄像机和辅助摄像机，主摄像机和辅助摄像机安装在多关节可移动机械手上，主摄像机和辅助摄像机通过信号线与图像采集卡连接，图像采集卡以及多关节可移动机械手通过信号线与计算机连接。本装置利用主摄像机对孔进行搜索、分割、锁定，同时利用辅助摄像机拍摄图像以保存备用。通过计算机锁定目标孔后，调用辅助摄像机中对应的目标孔图像，与主相机获得的目标孔图像联合进行双目标定，即可定位目标孔相对于工作机械手的当前空间坐标位置。
【专利说明】-种基于双目视觉的石壁爆破孔检测与定位装置及定位方 法
【技术领域】
[0001] 本发明属于测控【技术领域】，具体涉及一种基于双目视觉的石壁爆破孔检测与定位 装置及定位方法，即通过两个摄像机同时拍摄同一爆破孔图像，经图像处理与计算，获取目 标孔的三维坐标。
【背景技术】
[0002] 在大型土木工程中通常需要对山体进行爆破，一般首先在石壁上钻孔，然后装入 炸药。然而，由于野外环境中石壁很高、表面积大且表面形貌极不规则，采用人工植入炸药 不仅劳动强度大、效率低，且危险性很高，若采用自动化设备植入炸药，又因大部分孔洞与 设备上的操作者距离太远等原因使设备操作人员经常漏装或错装许多孔洞，因而需要开发 爆破孔自动检测与定位装置，为操作者提供空位置信息，提高炸药植入的准确性，降低漏装 率和操作者的劳动强度。
【发明内容】
[0003] 本发明提供一种能够代替人工自动完成石壁爆破孔的检测与定位的、基于双目视 觉的石壁爆破孔检测与定位装置及定位方法。
[0004] 为实现上述目的，本发明采用如下的技术解决方案：一种基于双目视觉的石壁爆 破孔检测与定位装置，包括主摄像机和辅助摄像机，主摄像机和辅助摄像机安装在多关节 可移动机械手上，主摄像机和辅助摄像机通过信号线与图像采集卡连接，图像采集卡以及 多关节可移动机械手通过信号线与计算机连接。
[0005] 所述的控制器接收速度传感器和位移传感器的信号并将其传入计算机。
[0006] 利用上述装置对石壁爆破孔定位的方法，包括以下步骤：
[0007] 1)爆破孔搜索、检测：通过主摄像机和辅助摄像机从不同的方位及视角分别同时 拍摄有爆破孔分布的区域，并通过图像采集卡将拍摄的图片传输至视觉模块，视觉模块检 测图片中的爆破孔并锁定其中一个孔为当前目标孔；
[0008] 2)目标孔三维坐标确定：通过视觉模块中的图像处理软件对孔的图像进行处 理，分别获得在主摄像机和辅助摄像机所拍摄图像中目标孔的二维图像坐标Pi (u，V)和 P2(u'，v')。此时，主摄像机的光轴平行于辅助摄像机的光轴，通过三角关系求出目标孔 在以主摄像机（1)为参考的坐标系C中的三维坐标（X，Y，Z);
[0009]
【权利要求】
1. 一种基于双目视觉的石壁爆破孔检测与定位装置，其特征在于：包括主摄像机（1) 和辅助摄像机（2)，主摄像机（1)和辅助摄像机（2)安装在多关节可移动机械手（3)上，主 摄像机⑴和辅助摄像机⑵通过信号线与图像采集卡⑷连接，图像采集卡⑷以及多 关节可移动机械手（3)通过信号线及控制器（7)与计算机（5)连接。
2. 根据权利要求1所述的一种基于双目视觉的石壁爆破孔检测与定位装置，其特征在 于：所述的控制器（7)接收速度传感器和位移传感器的信号并将其传入计算机（5)。
3. 利用权利要求1 一 2中任一权利要求所述的装置对石壁爆破孔定位的方法，其特征 在于：包括以下步骤： 1) 爆破孔搜索、检测：通过主摄像机（1)和辅助摄像机（2)从不同的方位及视角分别 同时拍摄有爆破孔分布的区域￠)，并通过图像采集卡（4)将拍摄的图片传输至视觉模块， 视觉模块检测图片中的爆破孔并锁定其中一个孔为当前目标孔； 2) 目标孔三维坐标确定：通过视觉模块中的图像处理软件对孔的图像进行处理，分别 获得在主摄像机（1)和辅助摄像机（2)所拍摄图像中目标孔的二维图像坐和 P2(u'，v')。此时，主摄像机的光轴平行于辅助摄像机的光轴，通过三角关系求出目标孔 在以主摄像机（1)为参考的坐标系C中的三维坐标（X，Y，Z);
(1) 式⑴中，f为相机焦距，L为两摄像机之间的距离，d = u-u'为视差，（U(l，V(l)是相机 成像平面中心像素点的坐标；由此即获得了目标孔中心在摄像机坐标系C中的三维坐标； 进一步，假设摄像机坐标系C与机械手底座坐标系0(\，I，ZJ之间的空间转换矩阵为 T，其中T中的各参数由安装在控制模块中的位移传感器实时测得，则可将摄像机坐标系C 转换至机械手坐标系0中：
(2) 此后，获取任意目标孔后，通过以上计算步骤，将目标孔空间坐标转换到机械手底座坐 标系中，实现目标孔相对于机械手坐标系的空间定位。
4. 根据权利要求3所述的定位方法，其特征在于：在爆破孔搜索、检测阶段，主摄像机 (1)和辅助摄像机（2)同时拍摄，但仅对主摄像机图像进行处理，检测是否有孔存在，辅助 摄像机（2)的图像保存，可减少计算量，提高检测系统工作的实时性。
【文档编号】G01B11/00GK104296657SQ201410535284
【公开日】2015年1月21日 申请日期:2014年10月11日 优先权日:2014年10月11日
【发明者】陈从平, 黄正 申请人:三峡大学