申请/专利权人：广东电网有限责任公司佛山供电局

申请日：2024-03-28

公开（公告）日：2024-06-25

公开（公告）号：CN117974793B

主分类号：G06T7/73

分类号：G06T7/73;G06V10/75;G01M13/00;G01B11/00;G01B11/26

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.06.25#授权;2024.05.21#实质审查的生效;2024.05.03#公开

摘要：本申请提供了一种单目螺母6D姿态的估计方法、估计装置和姿态管理系统，该方法包括：利用单目相机获取目标螺母的图像并识别图像中目标螺母的位姿，得到螺母位姿；采用深度学习方法分析获取目标螺母在图像中的像素信息，并根据像素信息依据相机成像原理得到第一3D姿态；将第一3D姿态进行多角度调整同时将每一次角度调整后的第一3D姿态投影至图像中与对螺母位姿进行匹配计算，得到目标螺母的目标姿态；根据目标姿态和像素信息生成目标螺母在空间中相对于相机坐标系的6D姿态，6D姿态包括目标螺母在单目相机坐标系各轴上的旋转角度和坐标。本申请解决了现有技术中利用单目相机完成螺母6D姿态估计准确性低的问题。

主权项：1.一种单目螺母6D姿态的估计方法，其特征在于，所述方法包括：利用单目相机获取目标螺母的图像并识别所述图像中所述目标螺母的位姿，得到螺母位姿，所述螺母位姿为所述目标螺母在所述图像中的二维位姿，所述目标螺母为所述图像中呈现并需要进行识别的螺母；采用深度学习方法分析获取所述目标螺母在图像中的像素信息，并根据所述像素信息依据相机成像原理得到第一3D姿态，所述第一3D姿态为初步生成得到的所述目标螺母在空间中的3D姿态，所述3D姿态包括所述目标螺母在单目相机坐标系各轴上的旋转角度，所述单目相机坐标系的X轴与Y轴均水平平行于所述图像，且所述X轴和所述Y轴垂直，垂直所述图像为Z轴；将所述第一3D姿态进行多角度调整同时将每一次角度调整后的所述第一3D姿态投影至所述图像中的模型投影与所述螺母位姿进行匹配计算，得到所述目标螺母的目标姿态，所述目标姿态为对所述第一3D姿态的角度调整并匹配计算后得到的；根据所述目标姿态和所述像素信息生成所述目标螺母在空间中相对于所述相机坐标系的所述6D姿态，所述6D姿态包括所述目标螺母在所述单目相机坐标系各轴上的旋转角度和坐标；将所述第一3D姿态进行多角度调整同时将每一次角度调整后的所述第一3D姿态投影至所述图像中的模型投影与所述螺母位姿进行匹配计算，得到所述目标螺母的目标姿态，包括：根据所述第一3D姿态与所述螺母位姿之间的旋转角度误差，得到位姿存在区间，所述位姿存在区间为所述目标螺母绕所述X轴和所述Y轴的角度存在的区间；采样步骤，在所述位姿存在区间内按照设定角度步长进行采样获取多个采样点，得到多个图像位姿，所述图像位姿为所述目标螺母在所述X轴和所述Y轴上的角度值；提取步骤，选取任意一个所述图像位姿采用边缘提取方法提取所述图像中的所述目标螺母的边缘得到单目螺母边缘，以及提取模型投影的边缘得到模型边缘，所述模型投影为将所述目标螺母的三维模型投影至所述图像上得到的投影；匹配步骤，将所述单目螺母边缘和所述模型边缘均转化为平面点集，分别得到单目螺母点集和模型点集，并采用二维ICP点云配准算法匹配所述单目螺母点集和所述模型点集，得到匹配度和单旋转角度，所述匹配度为所述单目螺母点集和所述模型点集之间的匹配度，所述单旋转角度为所述单目螺母点集和所述模型点集之间绕所述Z轴的旋转角度；重复步骤，依次重复所述提取步骤和所述匹配步骤至少一次直至所有的所述图像位姿均完成遍历，得到多个所述匹配度和多个所述单旋转角度；在所述匹配度最高的所述图像位姿满足精度要求的情况下，将所述匹配度最高的所述图像位姿确定为所述目标螺母对应的所述目标姿态，并将所述匹配度最高时对应所述单旋转角度确定为目标旋转角度；在所述匹配度最高的所述图像位姿不满足所述精度要求的情况下，将当前设定角度步长减半，同时更新所述位姿存在区间，并重复所述采样步骤、所述提取步骤、所述匹配步骤和所述重复步骤直至所述匹配度最高的所述图像位姿满足所述精度要求，所述当前设定角度步长为当前参与计算的设定角度步长的值，所述当前设定角度步长的初始值为所述设定角度步长；所述像素信息包括像素尺寸和像素距离，根据所述目标姿态和所述像素信息生成所述目标螺母在空间中相对于所述相机坐标系的所述6D姿态，包括：根据所述目标姿态对所述目标螺母进行旋转并计算所述目标螺母在所述相机坐标系下所述X轴的真实尺寸；根据所述真实尺寸和相机焦距之间的乘积与所述像素尺寸的比值计算得到所述单目相机与所述目标螺母之间的目标距离；根据所述目标距离和所述像素距离得到所述目标螺母与图像中心点的真实距离；根据所述真实距离、所述目标距离、所述目标姿态和所述目标旋转角度生成所述目标螺母在空间中相对于所述相机坐标系的所述6D姿态。

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