本發(fā)明一種核燃料棒位姿自動識別裝置與方法屬于機(jī)器視覺與核電裝備制造自動化
技術(shù)領(lǐng)域：
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背景技術(shù)：
：伴隨著世界各國對清潔能源需要的不斷擴(kuò)大，核電工業(yè)也在快速發(fā)展。核燃料棒束是核電裝備中的核心部件，由核燃料棒與柵板框架組裝而成(通過核燃料棒下端塞與柵板框架上的柵板插裝而成)，如圖1所示。由于核燃料棒會產(chǎn)生核輻射，而核輻射不僅會對環(huán)境產(chǎn)生嚴(yán)重污染，而且會對從業(yè)人員的身體健康造成巨大傷害，因此，需要對核燃料棒與柵板進(jìn)行自動化組裝，以保證核電裝備制造的安全性。由于核燃料棒為細(xì)長圓柱體，在組裝的過程中，不僅會因自重產(chǎn)生較大的撓曲變形，而且在移動過程中還會產(chǎn)生振動，要想實現(xiàn)核燃料棒與柵板自動化組裝，需要對核燃料棒的形狀變化及位姿變化進(jìn)行監(jiān)測。因此，構(gòu)建核燃料棒下端塞空間位姿檢測裝置，開發(fā)下端塞與柵板之間的位姿信息精確、快速識別算法是實現(xiàn)核燃料棒束自動組裝的關(guān)鍵。然而，還沒有查閱到與核燃料棒束自動組裝直接相關(guān)的技術(shù)。技術(shù)實現(xiàn)要素：針對核燃料棒束自動組裝的技術(shù)需求，本發(fā)明公開了一種核燃料棒位姿自動識別裝置與方法，能夠監(jiān)測核燃料棒的形狀變化及位姿變化，為核燃料棒與柵板框架的自動化組裝提供裝置基礎(chǔ)及理論基礎(chǔ)，有利于實現(xiàn)核燃料棒束自動化組裝，不僅可以提高核電裝備制造的安全性，而且可以大幅提高核電裝備制造的智能化水平。本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的：一種核燃料棒位姿自動識別裝置，在理想狀態(tài)下，定義核燃料棒軸線方向為Y軸，柵板中面所在的平面與柵板的前端面所在的平面之間的交線所在的方向為Z軸，根據(jù)“笛卡爾坐標(biāo)系右手法則”確定出X軸方向，建立笛卡爾坐標(biāo)系O-XYZ；包括正交布置的第一相機(jī)和第二相機(jī)，所述第一相機(jī)光軸方向平行于Z軸，圖像的橫、縱坐標(biāo)分別平行于X軸和Y軸，用于檢測核燃料棒下端塞相對于柵板在X軸方向和Y軸方向的位移信息，以及下端塞開口槽繞Y軸旋轉(zhuǎn)的偏轉(zhuǎn)角α和下端塞軸線在XOY平面內(nèi)的方向角θ；所述第二相機(jī)光軸方向平行于X軸，圖像的橫、縱坐標(biāo)分別平行于Y軸和Z軸，用于檢測核燃料棒下端塞相對于柵板在Y軸方向和Z軸方向的位移信息，以及下端塞軸線在YOZ平面內(nèi)的方向角基于所述的位移信息、偏轉(zhuǎn)角和方向角，識別出核燃料棒下端塞與柵板之間的相對位置和核燃料棒下端塞開口槽與柵板之間的相對姿態(tài)。上述核燃料棒位姿自動識別裝置，定義核燃料棒的下端塞直徑為D，開口槽長度為L，開口槽寬度為W1，柵板框架的寬度為W，高度為H，柵板的厚度為T，下端塞初始位置與柵板框架之間的安全距離為DS，限定柵板厚度與開口槽寬度之間的最小差值為Δ，即W1-T≥Δ，圖像的識別精度為δ，取δ＝Δ/4；第一相機(jī)的最小分辨率為RA1×RA2，其中，RA1≥W/δ，RA2(2L+DS)/δ；第二相機(jī)的最小分辨率為RB1×RB2，其中，RB1≥(2H/3+D+DS)/δ，RB2≥(2L+DS)/δ。以上核燃料棒位姿自動識別裝置，第一相機(jī)和第二相機(jī)的內(nèi)外參數(shù)標(biāo)定包括以下步驟：步驟a、用張正友標(biāo)定法標(biāo)定第一相機(jī)的內(nèi)參數(shù)fx1、fy1、u01和v01；步驟b、用張正友標(biāo)定法標(biāo)定第二相機(jī)的內(nèi)參數(shù)fx2、fy2、u02和v02；步驟a和步驟b順序能夠更換或同步進(jìn)行；步驟c、用第一相機(jī)和第二相機(jī)拍攝同一塊標(biāo)定板，分別獲得標(biāo)定板第一圖像和標(biāo)定板第二圖像；步驟d、以步驟c所述標(biāo)定板為基準(zhǔn)，建立參考坐標(biāo)系，分別求第一相機(jī)相對于參考坐標(biāo)系的位姿參數(shù)矩陣以及第二相機(jī)相對于參考坐標(biāo)系的位姿參數(shù)矩陣R2cT2c01;]]>步驟e、按照如下公式：R21T2101=R1cT1c01-1·R2cT2c01]]>得到第二相機(jī)相對于第一相機(jī)的位姿參數(shù)矩陣。一種在上述核燃料棒位姿自動識別裝置上實現(xiàn)的核燃料棒位姿自動識別方法，包括以下步驟：步驟a、提取核燃料棒下端塞的圖像特征；步驟b、計算核燃料棒下端塞的空間位姿信息；步驟c、按照空間位姿信息，組裝核燃料棒。上述核燃料棒位姿自動識別方法，步驟a所述的提取核燃料棒下端塞的圖像特征，具體為：步驟a1、建立下端塞輪廓信息模板；步驟a2、基于步驟a1得到的下端塞輪廓信息模板進(jìn)行感興趣區(qū)域定位與分割；步驟a3、提取圖像特征。上述核燃料棒位姿自動識別方法，步驟b所述的計算核燃料棒下端塞的空間位姿信息，具體為：步驟b1、建立核燃料棒下端塞空間位姿檢測的正交雙目立體視覺模型；步驟b2、計算下端塞在第一相機(jī)坐標(biāo)系中的位置；步驟b3、計算下端塞在第一相機(jī)坐標(biāo)系中的姿態(tài)；步驟b4、計算下端塞在世界坐標(biāo)系中的空間位姿。有益效果：第一、第一相機(jī)光軸方向平行于Z軸，圖像的橫、縱坐標(biāo)分別平行于X軸和Y軸；第二相機(jī)光軸方向平行于X軸，圖像的橫、縱坐標(biāo)分別平行于Y軸和Z軸；即第一相機(jī)與第二相機(jī)正交布置，使核燃料棒位姿檢測在兩個正交的平面內(nèi)進(jìn)行，其技術(shù)優(yōu)勢在于同傳統(tǒng)基于雙目視覺的空間位姿識別技術(shù)相比，省略了對三維物體重構(gòu)的環(huán)節(jié)。第二、本發(fā)明檢測對象為核燃料棒，針對其細(xì)長圓柱體結(jié)構(gòu)的特殊性，并結(jié)合第一相機(jī)和第二相機(jī)正交固定布置，不僅同“眼在手上的布置方式”相比更容易采集圖像，而且不容易發(fā)生圖像遮擋。第三、由于省略了三維物體重構(gòu)環(huán)節(jié)，同時不容易發(fā)生圖像遮擋，因此本發(fā)明雙目視覺系統(tǒng)中的兩臺相機(jī)能夠獨立工作，有利于提高圖像處理速度，進(jìn)而提高核燃料棒束的組裝效率。本發(fā)明核燃料棒位姿自動識別裝置與方法，能夠監(jiān)測核燃料棒的形狀變化及位姿變化，為核燃料棒與柵板框架上的柵板自動化組裝提供裝置基礎(chǔ)及理論基礎(chǔ)，有利于實現(xiàn)核燃料棒束自動化組裝，不僅可以提高核電裝備制造的安全性，而且可以大幅提高核電裝備制造的智能化水平。附圖說明圖1是核燃料棒與柵板框架上的柵板組裝成核燃料棒束的示意圖。圖2是本發(fā)明核燃料棒位姿自動識別裝置原理圖。圖3是本發(fā)明核燃料棒位姿自動識別裝置實物圖。圖4是本發(fā)明核燃料棒位姿自動識別方法流程圖。圖5是提取核燃料棒下端塞的圖像特征的流程圖。圖6是第一相機(jī)得到的圖像。圖7是第二相機(jī)得到的圖像。圖8是以燃料棒下端塞區(qū)域作為圖像金字塔的下端塞形狀模板。圖9是繪制的矩形區(qū)域。圖10是下端塞的感興趣區(qū)域。圖11是去噪處理后的感興趣區(qū)域。圖12是區(qū)域分割后的感興趣區(qū)域。圖13是采用最小矩形包絡(luò)的感興趣區(qū)域。圖14是感興趣區(qū)域的中間部分圖像。圖15是燃料棒下端塞的圓柱母線以及開口槽的棱邊直線。圖16是方向角θ、距離d、以及半徑r在如圖15中的位置。圖17是下端塞端面投影關(guān)系圖。圖18是計算核燃料棒下端塞的空間位姿信息的流程圖。圖19是正交雙目立體視覺系統(tǒng)模型。圖20是下端塞軸線的姿態(tài)角計算原理圖。具體實施方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明具體實施例作進(jìn)一步詳細(xì)描述。具體實施例一本實施例為核燃料棒位姿自動識別裝置實施例。本實施例的核燃料棒位姿自動識別裝置，原理圖和實物圖分別如圖2和圖3所示。該核燃料棒位姿自動識別裝置包括正交布置的第一相機(jī)和第二相機(jī)，所述第一相機(jī)光軸方向平行于Z軸，圖像的橫、縱坐標(biāo)分別平行于X軸和Y軸，用于檢測核燃料棒下端塞相對于柵板在X軸方向和Y軸方向的位移信息，以及下端塞開口槽繞Y軸旋轉(zhuǎn)的偏轉(zhuǎn)角α和下端塞軸線在XOY平面內(nèi)的方向角θ；所述第二相機(jī)光軸方向平行于X軸，圖像的橫、縱坐標(biāo)分別平行于Y軸和Z軸，用于檢測核燃料棒下端塞相對于柵板在Y軸方向和Z軸方向的位移信息，以及下端塞軸線在YOZ平面內(nèi)的方向角所述X軸、Y軸和Z軸的定義如下：在理想狀態(tài)下，定義核燃料棒軸線方向為Y軸，柵板中面所在的平面與柵板的前端面所在的平面之間的交線所在的方向為Z軸，根據(jù)“笛卡爾坐標(biāo)系右手法則”確定出X軸方向，建立笛卡爾坐標(biāo)系O-XYZ；需要說明的是，如果后期通過對兩相機(jī)相對位置的標(biāo)定，發(fā)現(xiàn)兩相機(jī)光軸的正交誤差大于1°，可通過調(diào)整相機(jī)的安裝來減小誤差，直至正交誤差小于1°；基于所述的位移信息、偏轉(zhuǎn)角和方向角，識別出核燃料棒下端塞與柵板之間的相對位置和核燃料棒下端塞開口槽與柵板之間的相對姿態(tài)。具體實施例二本實施例為核燃料棒位姿自動識別裝置實施例。本實施例的核燃料棒位姿自動識別裝置，在具體實施例一的基礎(chǔ)上，限定第一相機(jī)和第二相機(jī)的最小分辨率。定義核燃料棒的下端塞直徑為D，開口槽長度為L，開口槽寬度為W1，柵板框架的寬度為W，高度為H，柵板的厚度為T，下端塞初始位置與柵板框架之間的安全距離為DS，限定柵板厚度與開口槽寬度之間的最小差值為Δ，即W1-T≥Δ，圖像的識別精度為δ，取δ＝Δ/4；第一相機(jī)的最小分辨率為RA1×RA2，其中，RA1≥W/δ，RA2≥(2L+DS)/δ；第二相機(jī)的最小分辨率為RB1×RB2，其中，RB1≥(2H/3+D+DS)/δ，RB2≥(2L+DS)/δ。以具體數(shù)據(jù)為例進(jìn)行詳細(xì)說明：下端塞直徑為D＝5mm，開口槽長度為L＝7mm，開口槽寬度為W1＝1.32mm，柵板框架的寬度為W＝56.4mm，高度為H＝64mm，柵板厚度為T′＝1.2mm，下端塞初始位置與柵板框架之間的安全距離為DS＝10mm，柵板與下端塞開口槽之間的間隙為Δ＝W1-T＝0.12mm，則圖像的識別精度為：δ＝Δ/4＝0.03mm；根據(jù)上述數(shù)據(jù)，計算：第一相機(jī)的最小分辨率：W/δ×(2L+DS)/δ＝1880×800；第二相機(jī)的最小分辨率：(2H/3+D+DS)/δ×(2L+DS)/δ＝1922×800。某相機(jī)的主要參數(shù)列表如下：某相機(jī)的主要參數(shù)列表由于該相機(jī)的分辨率均大于第一相機(jī)的最小分辨率以及第二相機(jī)的最小分辨率，因此適用于本發(fā)明核燃料棒位姿自動識別裝置，圖3所示的核燃料棒位姿自動識別裝置采用的就是兩臺該相機(jī)。具體實施例三本實施例為核燃料棒位姿自動識別裝置實施例。本實施例的核燃料棒位姿自動識別裝置，在具體實施例一和實施例二的基礎(chǔ)上，對第一相機(jī)和第二相機(jī)的內(nèi)外參數(shù)進(jìn)行標(biāo)定，包括以下步驟：步驟a、用張正友標(biāo)定法標(biāo)定第一相機(jī)的內(nèi)參數(shù)fx1、fy1、u01和v01；步驟b、用張正友標(biāo)定法標(biāo)定第二相機(jī)的內(nèi)參數(shù)fx2、fy2、u02和v02；步驟a和步驟b順序能夠更換或同步進(jìn)行；步驟c、用第一相機(jī)和第二相機(jī)拍攝同一塊標(biāo)定板，分別獲得標(biāo)定板第一圖像和標(biāo)定板第二圖像；步驟d、以步驟c所述標(biāo)定板為基準(zhǔn)，建立參考坐標(biāo)系，分別求第一相機(jī)相對于參考坐標(biāo)系的位姿參數(shù)矩陣以及第二相機(jī)相對于參考坐標(biāo)系的位姿參數(shù)矩陣R2cT2c01;]]>步驟e、按照如下公式：R21T2101=R1cT1c01-1·R2cT2c01]]>得到第二相機(jī)相對于第一相機(jī)的位姿參數(shù)矩陣。對圖3所示的核燃料棒位姿自動識別裝置中的兩臺相機(jī)進(jìn)行標(biāo)定。首先，用張正友標(biāo)定法標(biāo)定第一相機(jī)和第二相機(jī)的內(nèi)參數(shù)，如下表所示：雙目相機(jī)內(nèi)參數(shù)標(biāo)定結(jié)果然后，用第一相機(jī)和第二相機(jī)拍攝同一塊標(biāo)定板，分別獲得標(biāo)定板第一圖像和標(biāo)定板第二圖像，求得第一相機(jī)相對于標(biāo)定板的旋轉(zhuǎn)矩陣R1c和平移矩陣T1c、第二相機(jī)相對于標(biāo)定板的旋轉(zhuǎn)矩陣R2c和平移矩陣T2c分別為：R1c=-0.36520.8670-0.3390-0.6468-0.4982-0.5774-0.66950.00830.7427]]>T1c=129.6229.4-284.2]]>R2c=-0.33960.86660.3655-0.5773-0.49890.64640.74250.00850.6698]]>T2c=-71.5-112.9-143.7]]>最后，按照如下公式：R21T2101=R1cT1c01-1·R2cT2c01]]>得到第二相機(jī)相對于第一相機(jī)的位姿參數(shù)矩陣：R21=0.00030.0005-1.0000-0.00061.00000.00051.0000-0.00070.0004]]>T21=200.8-2.6370.2]]>具體實施例四本實施例為核燃料棒位姿自動識別方法實施例。本實施例的核燃料棒位姿自動識別方法，流程圖如圖4所示。該方法包括以下步驟：步驟a、提取核燃料棒下端塞的圖像特征；步驟b、計算核燃料棒下端塞的空間位姿信息；步驟c、按照空間位姿信息，組裝核燃料棒。具體實施例五本實施例為核燃料棒下端塞的圖像特征提取方法實施例。本實施例的核燃料棒位姿自動識別方法，在具體實施例四的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步限定步驟a所述的提取核燃料棒下端塞的圖像特征包括以下步驟：步驟a1、建立下端塞輪廓信息模板；步驟a2、基于步驟a1得到的下端塞輪廓信息模板進(jìn)行感興趣區(qū)域定位與分割；步驟a3、提取圖像特征。提取核燃料棒下端塞的圖像特征的流程圖如圖5所示。下面以具體圖像為例，對提取核燃料棒下端塞的圖像特征作詳細(xì)說明。第一相機(jī)采集到的圖像如圖6所示，第二相機(jī)采集到的圖像如圖7所示。步驟a1、建立下端塞輪廓信息模板；首先對圖6中的圖像采用中值濾波進(jìn)行三次平滑處理，使整幅圖像的像素逐漸變少；然后根據(jù)像素的多少把圖像從下到上排列，形成圖像金字塔；再采用交互方式分別提取出各層圖像中下端塞的輪廓，建立多層金字塔形的下端塞輪廓模板，該模板將在后期被用作在整幅圖像中定位下端塞的位置。以三層為例，燃料棒下端塞區(qū)域作為圖像金字塔的下端塞形狀模板如圖8所示。步驟a2、基于步驟a1得到的下端塞輪廓信息模板進(jìn)行感興趣區(qū)域定位與分割；從第一層開始進(jìn)行下端塞輪廓的模板匹配，確定下端塞部分在整幅圖像中的大致位置；根據(jù)大致位置再向下一層搜索，并評估兩幅圖像中下端塞的輪廓形狀的匹配度。采用圖8中訓(xùn)練好的形狀模板對圖6中核燃料棒的下端塞進(jìn)行定位，最終搜索出燃料棒下端塞模板的位置、角度以及相似度分別如下表所示：圖6中的圖像中的下端塞定位參數(shù)由于匹配度達(dá)到98.211％(大于90％)，即認(rèn)為可以獲得下端塞的精確位置；采用下端塞區(qū)域中心的行值Row、列值Col以及角度值θ1為輸入繪制如圖9所示的矩形區(qū)域。其中，根據(jù)下端塞的大小選擇l1為200個像素和l2為140個像素。根據(jù)下端塞定位參數(shù)對下端塞待定位的圖片進(jìn)行分割，得到下端塞的感興趣區(qū)域如圖10所示。步驟a3、提取圖像特征；為了后期精確識別出燃料棒下端塞的位姿，需要從感興趣區(qū)域中精確提取出燃料棒下端塞端面中心的位置信息以及下端塞軸線的方位角信息。仍以圖6為例，采用高斯濾波對圖10中分割出的感興趣區(qū)域進(jìn)行去噪處理；依據(jù)圖像灰度閾值對燃料棒下端塞區(qū)域進(jìn)行下端塞感興趣區(qū)域圖像分割并進(jìn)行形態(tài)學(xué)開操作，獲得燃料棒下端塞的區(qū)域；對分割出的圖形采用最小矩形包絡(luò)，即可求得圖像中最小外接矩形的邊界中點的坐標(biāo)值。其中，去噪處理后的感興趣區(qū)域如圖11所示，區(qū)域分割后的感興趣區(qū)域如圖12所示，采用最小矩形包絡(luò)的感興趣區(qū)域如圖13所示，在圖13中，點(u1，v1)即為燃料棒下端塞在第一相機(jī)圖像坐標(biāo)系中的端部中心點。在提取下端塞圓柱的母線和開口槽棱邊的投影線上的像素點時，為了消除下端塞端部倒角和開口槽里側(cè)圓弧部分的干擾，進(jìn)一步縮小圖像的感興趣區(qū)域，只保留如圖14所示的感興趣區(qū)域的中間部分圖像；提取燃料棒下端塞的圓柱部分母線輪廓以及開口槽的棱邊輪廓的系列像素點，再采用最小二乘法對每一段輪廓分別進(jìn)行擬合，得到如圖15所示的燃料棒下端塞的圓柱母線以及開口槽的棱邊直線；進(jìn)而求出下端塞圓柱的軸線和開口槽的中心線，進(jìn)而計算出圖像坐標(biāo)系下下端塞軸線的方向角θ以及開口槽中心線與下端塞圓柱軸線的距離d和下端塞圓柱的半徑r，如圖16所示。由燃料棒下端塞的幾何結(jié)構(gòu)和圖17所示的下端塞端面投影關(guān)系可知，下端塞開口槽的偏轉(zhuǎn)角α可由公式α＝arcsin(d/r)求出。同理，利用上述方法，可以對第二相機(jī)采集的燃料棒下端塞的圖像進(jìn)行處理，得到燃料棒下端塞在第二相機(jī)圖像坐標(biāo)系下的端部中心點(u2，v2)和燃料棒下端塞軸線的方向角本實施例的具體計算結(jié)果如下：(u1，v1)＝(951.0，444.7)θ＝-100.095°α＝4.944°(u2，v2)＝(752.3，990.4)具體實施例六本實施例為核燃料棒位姿自動識別方法實施例。本實施例的核燃料棒位姿自動識別方法，在具體實施例四和實施例五的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步限定步驟b所述的計算核燃料棒下端塞的空間位姿信息，具體為：步驟b1、建立核燃料棒下端塞空間位姿檢測的正交雙目立體視覺模型；步驟b2、計算下端塞在第一相機(jī)坐標(biāo)系中的位置；步驟b3、計算下端塞在第一相機(jī)坐標(biāo)系中的姿態(tài)；步驟b4、計算下端塞在世界坐標(biāo)系中的空間位姿。計算核燃料棒下端塞的空間位姿信息的流程圖如圖18所示。下面以具體圖像為例，對計算核燃料棒下端塞的空間位姿信息作詳細(xì)說明。步驟b1、建立核燃料棒下端塞空間位姿檢測的正交雙目立體視覺模型；根據(jù)圖2所示的正交雙目視覺系統(tǒng)的相機(jī)布置方案，建立如圖19所示的正交雙目立體視覺系統(tǒng)模型。其中，O-XYZ為世界坐標(biāo)系，O1-X1Y1Z1和o1-x1y1分別為第一相機(jī)的相機(jī)坐標(biāo)系和圖像平面坐標(biāo)系，O2-X2Y2Z2和o2-x2y2分別為第二相機(jī)的相機(jī)坐標(biāo)系和圖像平面坐標(biāo)系，且第二相機(jī)的光軸Z2和第一相機(jī)的光軸Z1正交；M為下端塞的端面中心點，N為下端塞軸線上不與M重合的任意一點，m1n1和m2n2分別為MN在o1-x1y1和o2-x2y2上的投影；θ和分別為線段m1n1和m2n2在平面o1-x1y1和o2-x2y2內(nèi)的方向角。下端塞分別在o1-x1y1和o2-x2y2內(nèi)的特征點m1和m2的像素坐標(biāo)(u1，v1)和(u2，v2)以及α、θ和可以按照具體實施例五所述的方法獲得。步驟b2、計算下端塞在第一相機(jī)坐標(biāo)系中的位置；根據(jù)相機(jī)成像原理可知：核燃料棒下端塞端面中心M在第一相機(jī)坐標(biāo)系下的坐標(biāo)值(X1，y1，Z1)與(u1，v1)之間的關(guān)系為：u1=fx1X1Z1+u01v1=fy1Y1Z1+v01]]>其中：fx1、fy1與u01、v01為第一相機(jī)的內(nèi)參數(shù)。對于第二相機(jī)，同理可得出點M在第二相機(jī)坐標(biāo)系下的坐標(biāo)值(X2，Y2，Z2)與(u2，v2)之間的關(guān)系為：u2=fx2X2Z2+u02v2=fy2Y2Z2+v02]]>其中：fx2、fy2與u02、v02為第二相機(jī)的內(nèi)參數(shù)。事實上，點M在第二相機(jī)坐標(biāo)系下的坐標(biāo)值(X2，Y2，Z2)與其在第一相機(jī)的坐標(biāo)系下的坐標(biāo)值(X1，Y1，Z1)存在如下關(guān)系：X2Y2Z2=R21-1(X1Y1Z1-T21)]]>其中：R21和T21分別為第二相機(jī)的坐標(biāo)系O2-X2Y2Z2相對于第一相機(jī)的坐標(biāo)系O1-X1Y1Z1的旋轉(zhuǎn)矩陣和平移矩陣，可以按照具體實施例三所述的方法獲得。在以上公式基礎(chǔ)上，根據(jù)點M分別在兩相機(jī)圖像坐標(biāo)系中的投影點m1和m2的像素坐標(biāo)值(u1，v1)和(u2，v2)和兩相機(jī)的內(nèi)參數(shù)(fx1、fy1、u01、v01)與(fx2、fy2、u02、v02)，計算出下端塞端部中心點M在第一相機(jī)坐標(biāo)系O1-X1Y1Z1中的位置坐標(biāo)(X1，Y1，Z1)：X1Y1Z1=(u1-u01)(fx2T21z+(u2-u02)T21x)fx1fx2+(u1-u01)(u2-u02)(v1-v01)fx1(fx2T21z+(u2-u02)T21x)fy1(fx1fx2+(u1-u01)(u2-u02))fx1(fx2T21z+(u2-u02)T21x)fx1fx2+(u1-u01)(u2-u02)]]>步驟b3、計算下端塞在第一相機(jī)坐標(biāo)系中的姿態(tài)；表示下端塞軸線的線段MN在第一相機(jī)坐標(biāo)系中姿態(tài)的偏航角β和俯仰角γ可以根據(jù)θ和確定，具體方法如下：為了分析方便，建立以點M為原點，與坐標(biāo)系O1-X1Y1Z1完全平行的坐標(biāo)系O′1-X′1Y′1Z′1，如圖20所示。于是MN位于坐標(biāo)系O′1-X′1Y′1Z′1中的姿態(tài)矩陣R′1即為其位于坐標(biāo)系O1-X1Y1Z1中的姿態(tài)矩陣R1。根據(jù)如圖19所示的正交雙目立體視覺模型，MN在兩相機(jī)圖像平面內(nèi)的投影m1n1和m2n2分別平行于MN在O′1-X′1Y′1和O′1-Y′1Z′1上的投影，而且有：同時偏航角β與θ、存在如下關(guān)系：消去a、b和c，可以由θ和求得β：分別獲得核燃料棒下端塞的偏轉(zhuǎn)角α、偏航角β和俯仰角γ后，就可以確定下端塞軸線MN在第一相機(jī)坐標(biāo)系O1-X1Y1Z1中的姿態(tài)矩陣R1為：R1＝R′1＝Rotz(α)Roty(β)Rotx(γ)步驟b4、計算下端塞在世界坐標(biāo)系中的空間位姿。按照對相機(jī)外參數(shù)標(biāo)定的方法，可以標(biāo)定出第一相機(jī)坐標(biāo)系相對于世界坐標(biāo)系的位置變換矩陣R1w和姿態(tài)變換矩陣T1w。于是，可分別求出下端塞端面中心M在世界坐標(biāo)系中的位置矩陣Tw和下端塞的姿態(tài)矩陣Rw：Tw=R1wX1Y1Z1+T1w]]>Rw＝R1wR1位置矩陣Tw和姿態(tài)矩陣Rw就是下端塞在世界坐標(biāo)系中的空間位姿。上面對本發(fā)明的實施例作了描述，但是本發(fā)明并不局限于上述參數(shù)的核燃料棒空間位姿自動識別的具體實施方式，上述的具體實施方式僅僅是示意性的，而不是限制性的，本
技術(shù)領(lǐng)域：
的普通技術(shù)人員在本發(fā)明的啟示下，在不脫離本發(fā)明宗旨和權(quán)力要求所保護(hù)的范圍的情況下，還可以在其它基于正交雙目立體視覺系統(tǒng)的核燃料棒自動組裝中應(yīng)用，這些均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。本實施例中未明確的各組成部分均可用現(xiàn)有技術(shù)加以實現(xiàn)。當(dāng)前第1頁1 2 3