基于樹莓派的圖像定位系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種圖像定位系統(tǒng)，尤其涉及一種基于樹莓派的圖像定位系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]機(jī)器視覺技術(shù)具有非接觸、精度高、速度快的優(yōu)點。各行業(yè)的領(lǐng)先企業(yè)在解決了生產(chǎn)自動化的問題之后，開始尋求以機(jī)器視覺為基礎(chǔ)的檢測自動化和裝配自動化，機(jī)器視覺技術(shù)已成為工業(yè)界關(guān)注的熱點之一。
[0003]現(xiàn)有的機(jī)器視覺定位系統(tǒng)大多采用高速攝像機(jī)組與計算機(jī)一起，通過高速攝像機(jī)組傳回的畫面在計算機(jī)上進(jìn)行處理，由于高速攝像機(jī)的數(shù)據(jù)量大，要求系統(tǒng)有很高的傳輸效率和處理速度，這提高了系統(tǒng)對計算機(jī)處理能力和系統(tǒng)傳輸硬件的要求，大大的提高了系統(tǒng)的成本。并且由于數(shù)據(jù)量大，對處理算法要求的也比較高，使得視覺定位系統(tǒng)的價格高昂O
【實用新型內(nèi)容】
[0004]為了解決上述問題，本實用新型提供了一種廉價的基于樹莓派的圖像定位系統(tǒng)，具體技術(shù)方案如下。
[0005]基于樹莓派的圖像定位系統(tǒng)，包括4個樹莓派攝像系統(tǒng)，每個所述樹莓派攝像系統(tǒng)包括攝像頭、激光模塊、樹莓派片上系統(tǒng)、第一電機(jī)、第二電機(jī)、下支撐架、上支撐架、無線傳輸模塊;所述樹莓派片上系統(tǒng)包括處理器、USB接口、圖像處理器、攝像頭接口模塊;所述下支撐架與所述第二電機(jī)的輸出軸固定連接;第一電機(jī)安裝在下支撐架上;所述上支撐架與所述第一電機(jī)的輸出軸固定連接，配置成所述上支撐架可隨所述第一電機(jī)的轉(zhuǎn)動而轉(zhuǎn)動；所述樹莓派片上系統(tǒng)與所述上支撐架固定連接，所述攝像頭、激光模塊、無線傳輸模塊分別與樹莓派片上系統(tǒng)電連接。
[0006]本實用新型所取得有益效果是:1、基于樹莓派開源硬件，成本低廉。2、算法簡單，易行，效率比較高。3、采用了四個樹莓派片上系統(tǒng)，采集數(shù)據(jù)后進(jìn)行濾波，進(jìn)一步提高了算法精度。
【附圖說明】
[0007]后文將參照附圖以示例性而非限制性的方式詳細(xì)描述本發(fā)明的一些具體實施例。附圖中相同的附圖標(biāo)記標(biāo)示了相同或類似的部件或部分。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解，這些附圖未必是按比例繪制的。
[0008]圖1為樹莓派攝像系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0009]圖2為三角測距的原理示意圖。
【具體實施方式】
[0010]根據(jù)下文結(jié)合附圖對本發(fā)明具體實施例的詳細(xì)描述，本領(lǐng)域技術(shù)人員將會更加明了本發(fā)明的上述以及其他目的、優(yōu)點和特征。
[0011 ]如圖1所示，基于樹莓派的圖像定位系統(tǒng)，其特征在于，包括4個樹莓派攝像系統(tǒng)，每個所述樹莓派攝像系統(tǒng)包括攝像頭1、激光模塊2、樹莓派片上系統(tǒng)3、第一電機(jī)4、第二電機(jī)5、下支撐架6、上支撐架7、無線傳輸模塊9;所述樹莓派片上系統(tǒng)3包括處理器、USB接口、圖像處理器、攝像頭接口模塊;所述下支撐架6與所述第二電機(jī)5的輸出軸固定連接;第一電機(jī)4安裝在下支撐架6上;所述上支撐架7與所述第一電機(jī)4的輸出軸固定連接，配置成所述上支撐架7可隨所述第一電機(jī)4的轉(zhuǎn)動而轉(zhuǎn)動;所述樹莓派片上系統(tǒng)3與所述上支撐架7固定連接，所述攝像頭1、激光模塊2、無線傳輸模塊9分別與樹莓派片上系統(tǒng)3電連接。
[0012]本系統(tǒng)所采用的的測距方式是激光三角測距。這也是實現(xiàn)低成本圖像測距的關(guān)鍵，因為這種方式不需要具備其他測距方式所要求的特殊硬件。
[0013]圖2展現(xiàn)了測量對象8距離激光模塊2的距離d的測量原理。
[0014]要測量距離d，首先要求激光射線射到了測量對象8上，它的反射光在攝像頭I的感光平面上成像。對于不同遠(yuǎn)近的測量對象8，攝像頭I上的成像光點的X值將變化。這里涉及到如下幾個參數(shù):
[0015]β:激光模塊2夾角；s:激光模塊2中心與攝像頭中心點的垂直距離;f:攝像頭的焦距。
[0016]如果這些參數(shù)在測距設(shè)備安裝后不再改變(固定)且數(shù)值已知，則物體距離激光模塊2距離可由如下公式求得:
[0017]q=fs/x(I)
[0018]d=q/sin(P) (2)
[0019]其中，X是測量中唯一需要獲得的變量，可以通過在攝像頭畫面中查找并計算激光點中心位置的像素坐標(biāo)來求得。
[0020]式(I)求出了測量對象8與攝像頭1-激光模塊2平面的垂直距離q(實際上對于大尺度測距，該值可以近似認(rèn)為是實際距離)。
[0021 ]通過激光測出的距離和物體在圖像中的二維坐標(biāo)經(jīng)過空間坐標(biāo)變換即可得出物體相對與樹莓派檢測系統(tǒng)的三維坐標(biāo)。
[0022]通過四個樹莓派系統(tǒng)我們可以得到四個坐標(biāo)，(X1，Y1，Z1)，(Χ2，Υ2，Ζ2)，(Χ3，Υ3，Ζ3 )，(XI,Yl,Ζ1)ο設(shè)地坐標(biāo)系(0,0,0).樹莓派a，b，c，d.相對與地坐標(biāo)系的原點分別是(Xa,Ya,Za), (Xb,Yb,Zb), (Xe,Yc,Zc), (Xd，Yd，Zd)。
[0023]由(Xa，Ya，Za)和(XI，Yl，Zl)經(jīng)過向量求和即可求出(Xnl，Ynl，Znl)，同理可得(Xn2，Yn2，Ζη2)，(Χη3，Υη3，Ζη3)，(Χη4，Υη4，Ζη4)，將四個坐標(biāo)進(jìn)行濾波融合，就可以得到物體相對與地坐標(biāo)系的精確坐標(biāo)系。
[0024]至此，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)認(rèn)識到，雖然本文已詳盡示出和描述了本實用新型的示例性實施例，但是，在不脫離本實用新型精神和范圍的情況下，仍可根據(jù)本實用新型公開的內(nèi)容直接確定或推導(dǎo)出符合本實用新型原理的許多其他變型或修改。因此，本實用新型的范圍應(yīng)被理解和認(rèn)定為覆蓋了所有這些其他變型或修改。
【主權(quán)項】
1.基于樹莓派的圖像定位系統(tǒng)，其特征在于，包括4個樹莓派攝像系統(tǒng)，每個所述樹莓派攝像系統(tǒng)包括攝像頭、激光模塊、樹莓派片上系統(tǒng)、第一電機(jī)、第二電機(jī)、下支撐架、上支撐架、無線傳輸模塊;所述樹莓派片上系統(tǒng)包括處理器、USB接口、圖像處理器、攝像頭接口模塊;所述下支撐架與所述第二電機(jī)的輸出軸固定連接;第一電機(jī)安裝在下支撐架上;所述上支撐架與所述第一電機(jī)的輸出軸固定連接，配置成所述上支撐架可隨所述第一電機(jī)的轉(zhuǎn)動而轉(zhuǎn)動;所述樹莓派片上系統(tǒng)與所述上支撐架固定連接，所述攝像頭、激光模塊、無線傳輸模塊分別與樹莓派片上系統(tǒng)電連接。
【專利摘要】本實用新型涉及一種基于樹莓派的圖像定位系統(tǒng)，包括4個樹莓派攝像系統(tǒng)，每個所述樹莓派攝像系統(tǒng)包括攝像頭、激光模塊、樹莓派片上系統(tǒng)、第一電機(jī)、第二電機(jī)、下支撐架、上支撐架、無線傳輸模塊；所述下支撐架與所述第二電機(jī)的輸出軸固定連接；第一電機(jī)安裝在下支撐架上；所述上支撐架與所述第一電機(jī)的輸出軸固定連接，配置成所述上支撐架可隨所述第一電機(jī)的轉(zhuǎn)動而轉(zhuǎn)動；所述樹莓派片上系統(tǒng)與所述上支撐架固定連接。本實用新型所取得有益效果是：1、基于樹莓派開源硬件，成本低廉。2、算法簡單，易行，效率比較高。3、采用了四個樹莓派片上系統(tǒng)，采集數(shù)據(jù)后進(jìn)行濾波，進(jìn)一步提高了算法精度。
【IPC分類】G01B11/00
【公開號】CN205175351
【申請?zhí)枴緾N201521023336
【發(fā)明人】金兵, 楊樂樂, 安超, 張靜, 李贇, 李喆喆
【申請人】鄭州大學(xué)
【公開日】2016年4月20日
【申請日】2015年12月11日