基于樹莓派的圖像定位系統的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種圖像定位系統，尤其涉及一種基于樹莓派的圖像定位系統。
【背景技術】
[0002]機器視覺技術具有非接觸、精度高、速度快的優點。各行業的領先企業在解決了生產自動化的問題之后，開始尋求以機器視覺為基礎的檢測自動化和裝配自動化，機器視覺技術已成為工業界關注的熱點之一。
[0003]現有的機器視覺定位系統大多采用高速攝像機組與計算機一起，通過高速攝像機組傳回的畫面在計算機上進行處理，由于高速攝像機的數據量大，要求系統有很高的傳輸效率和處理速度，這提高了系統對計算機處理能力和系統傳輸硬件的要求，大大的提高了系統的成本。并且由于數據量大，對處理算法要求的也比較高，使得視覺定位系統的價格高昂O
【實用新型內容】
[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，具體技術方案如下。
[0005]基于樹莓派的圖像定位系統，包括4個樹莓派攝像系統，每個所述樹莓派攝像系統包括攝像頭、激光模塊、樹莓派片上系統、第一電機、第二電機、下支撐架、上支撐架、無線傳輸模塊;所述樹莓派片上系統包括處理器、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的輸出軸固定連接;第一電機安裝在下支撐架上;所述上支撐架與所述第一電機的輸出軸固定連接，配置成所述上支撐架可隨所述第一電機的轉動而轉動；所述樹莓派片上系統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，采集數據后進行濾波，進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描述本發明的一些具體實施例。附圖中相同的附圖標記標示了相同或類似的部件或部分。本領域技術人員應該理解，這些附圖未必是按比例繪制的。
[0008]圖1為樹莓派攝像系統的結構示意圖。
[0009]圖2為三角測距的原理示意圖。
【具體實施方式】
[0010]根據下文結合附圖對本發明具體實施例的詳細描述，本領域技術人員將會更加明了本發明的上述以及其他目的、優點和特征。
[0011 ]如圖1所示，基于樹莓派的圖像定位系統，其特征在于，包括4個樹莓派攝像系統，每個所述樹莓派攝像系統包括攝像頭1、激光模塊2、樹莓派片上系統3、第一電機4、第二電機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5的輸出軸固定連接;第一電機4安裝在下支撐架6上;所述上支撐架7與所述第一電機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4的轉動而轉動;所述樹莓派片上系統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3電連接。
[0012]本系統所采用的的測距方式是激光三角測距。這也是實現低成本圖像測距的關鍵，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:
[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]如果這些參數在測距設備安裝后不再改變(固定)且數值已知，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經過空間坐標變換即可得出物體相對與樹莓派檢測系統的三維坐標。
[0022]通過四個樹莓派系統我們可以得到四個坐標，(X1，Y1，Z1)，(Χ2，Υ2，Ζ2)，(Χ3，Υ3，Ζ3 )，(XI,Yl,Ζ1)ο設地坐標系(0,0,0).樹莓派a，b，c，d.相對與地坐標系的原點分別是(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)，將四個坐標進行濾波融合，就可以得到物體相對與地坐標系的精確坐標系。
[0024]至此，本領域技術人員應認識到，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，仍可根據本實用新型公開的內容直接確定或推導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被理解和認定為覆蓋了所有這些其他變型或修改。
【主權項】
1.基于樹莓派的圖像定位系統，其特征在于，包括4個樹莓派攝像系統，每個所述樹莓派攝像系統包括攝像頭、激光模塊、樹莓派片上系統、第一電機、第二電機、下支撐架、上支撐架、無線傳輸模塊;所述樹莓派片上系統包括處理器、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的輸出軸固定連接;第一電機安裝在下支撐架上;所述上支撐架與所述第一電機的輸出軸固定連接，配置成所述上支撐架可隨所述第一電機的轉動而轉動;所述樹莓派片上系統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，包括4個樹莓派攝像系統，每個所述樹莓派攝像系統包括攝像頭、激光模塊、樹莓派片上系統、第一電機、第二電機、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的輸出軸固定連接；第一電機安裝在下支撐架上；所述上支撐架與所述第一電機的輸出軸固定連接，配置成所述上支撐架可隨所述第一電機的轉動而轉動；所述樹莓派片上系統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，采集數據后進行濾波，進一步提高了算法精度。
【IPC分類】G01B11/00
【公開號】CN205175351
【申請號】CN201521023336
【發明人】金兵, 楊樂樂, 安超, 張靜, 李贇, 李喆喆
【申請人】鄭州大學
【公開日】2016年4月20日
【申請日】2015年12月11日