(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210561825.5 (22)申请日 2022.05.23 (71)申请人 华南理工大 学 地址 510640 广东省广州市天河区五山路 381号 (72)发明人 李迪　王瑞　乾国康　 (74)专利代理 机构 广州市华学知识产权代理有 限公司 4 4245 专利代理师 郑秋松 (51)Int.Cl. G06T 7/12(2017.01) G06T 7/73(2017.01) G06V 10/74(2022.01) G06V 10/75(2022.01) (54)发明名称 基于广义Hough模型和改进金字塔搜索加速 的工件定位方法 (57)摘要 本发明公开了一种基于广义Hough模型和改 进金字塔搜索加速的工件定位方法， 该方法步骤 包括： 为离线模型制作阶段和在线目标匹配阶 段。 首先， 在离线模型制作阶段中创建阶段匹配 模型。 在在线目标匹配阶段， 根据预先建立的模 型文件， 采用基于金字塔的加速搜索策略对目标 进行匹配， 采用并行计算方法计算目标相似度， 最终得到目标位置， 具有较强的抗遮挡和抗干扰 能力， 能够实现任意角度、 任意坐标下目标的实 时定位。 本发明能够提高目标定位的匹配效率、 减少定位过程中的计算量， 所提出的加速策略比 现有的匹配 速度方法具有更好的加速性能。 权利要求书3页 说明书10页 附图3页 CN 114926488 A 2022.08.19 CN 114926488 A 1.一种基于广义Hough模型和改进金字塔搜索加速的工件定位方法， 其特征在于， 包括 下述步骤： 离线模型制作阶段： 使用基于广义Hough变换的模型描述方法从模板图片中提取所需 的边缘信息进行保存， 生成在线匹配所需的模型； 在线目标匹配阶段： 根据 改进金字塔加速策略进行目标搜索， 利用模型文件的保存的 信息对目标图像进行匹配， 通过目标区域缩减策略对搜索区域进行缩减， 最终获取所需的 目标位姿信息， 具体包括： 目标粗匹配： 对目标图片进行金字塔采样， 生成多层金字塔图片信 息， 从顶层金字塔图 片， 利用Canny算子提取出边缘信息， 并与载入的模型文件中的边缘信息进行相 似度计算， 从而筛选出预选目标位置； 目标精匹配： 根据 上层得到的预选目标位置， 在下一层金字塔中进行搜索， 采用目标区 域缩减策略， 对搜索区域进行缩减， 再进行相似度计算， 获取到当前层目标位置后， 继续到 下一层进 行搜索， 重复直到金字塔底层， 最 终将获取到的目标坐标位置放入结果队列中， 得 到工件目标定位匹配结果。 2.根据权利要求1所述的基于广义Hough模型和改进金字塔搜索加速的工件定位方法， 其特征在于， 所述使用基于广义Hough变换的模型描述方法从模板图片中提取所需的边缘 信息进行保存， 生成在线匹配所需的模型， 具体步骤 包括： 使用Canny算子计算模板图片中的边缘坐标及梯度向量信息， 利用广 义Hough模型保存 提取出的模板图片边 缘信息； 对边缘信息进行离 散采样； 创建多个离散参数空间模板， 对模板进行旋转变换， 提取出当前模板图片的边缘信 息， 使用变换矩阵对边缘点进 行变换， 计算 获取旋转后的边缘点位置以及 对应的旋转后边缘梯 度； 设定金字塔层数， 将原图片按金字塔采样方法生成金字塔图像， 对每一层的金字塔层 图片进行一次边缘信息提取， 创建广义霍夫模型， 再进 行几何变换， 最后按金字塔层数依次 保存各层的不同角度的霍夫模型， 从而组成完整的模型文件。 3.根据权利要求2所述的基于广义Hough模型和改进金字塔搜索加速的工件定位方法， 其特征在于， 所述对边 缘信息进行离 散采样， 具体步骤 包括： 在提取出边缘信 息后， 对边缘点数进行缩减， 首先设定一个离散采样步长， 称为离散颗 粒度， 计算每一个边缘点的纵坐标值和横坐标值， 若坐标值是步长的整数倍， 则保存该边 缘， 若否， 则抛 弃该边缘点。 4.根据权利要求2所述的基于广义Hough模型和改进金字塔搜索加速的工件定位方法， 其特征在于， 所述创建多个离散参数空间模板， 在创建模板时， 先对模板图片边缘进行扩 展， 创建一个正方 形区域， 称为模型图片， 其 正方形边长为原图片长度的最小二次幂。 5.根据权利要求1所述的基于广义Hough模型和改进金字塔搜索加速的工件定位方法， 其特征在于， 所述目标区域缩 减策略具体包括： 设定搜索区域的左上角坐标为(r1， c1)， 右下角坐标为(r2， c2)， 具体计算公式为： 权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 114926488 A 2其中， resultx， resulty为上层匹配坐标点的横纵坐标点， w为模板图片宽度， h为模板图 片长度， i 为金字塔层数； 在匹配过程中， 根据 预匹配目标点信 息， 划分出搜索区域， 并在 设定的角度和坐标范围 进行下一层的搜索； 在搜索区域内的角度搜索范围值： angleupper＝resultangle+2·i anglelower＝resultangle‑2·i 其中resultangle为预匹配角度值， angleupper为角度搜索范围的上限值， anglelower为角 度搜索范围的下限值； 在搜索区域内的坐标搜索范围区域的左上角坐标为(x1， y1)， 右下角坐标为(x2， y2)， 具 体表示为： x1＝resultx‑c1‑i y1＝resulty‑r1‑i x2＝x1+2·i y2＝y1+2·i 设定角度搜索步长， 角度搜索步长随金字塔层数的增 加而增大， 具体表示 为： ea＝as·2i 其中， ea表示角度搜索步长， as表示制作模板时的旋转角度步长 。 6.根据权利要求1所述的基于广义Hough模型和改进金字塔搜索加速的工件定位方法， 其特征在于， 还包括近似目标去重步骤， 对结果队列中的近似的结果进 行筛选， 最 终获得目 标的位姿信息， 具体步骤 包括： 对结果队列按照相似度高低进行排序， 将队列中相似度最高的第 一个结果放入筛选后 队列， 之后依 次遍历排序后的结果队列， 在每一次遍历中， 再对筛选后队列进行遍历， 对比 结果队列中的结果坐标位置与筛选后队列中的结果坐标位置的差值的绝对值， 如果小于设 定阀值， 则抛 弃该结果， 否则， 将结果 放入到筛选后队列。 7.一种基于广义Hough模型和改进金字塔搜索加速的工件定位系统， 其特征在于， 包 括： 离线模型构建模块和在线目标匹配模块， 所述在线目标匹配模块设有目标粗匹配单元 和目标精匹配单 元； 所述离线模型构建模块用于构建离线模型， 使用基于广义Hough变换的模型描述方法 从模板图片中提取 所需的边 缘信息进行保存， 生成在线匹配所需的模型； 所述在线目标匹配模块用于进行在线目标匹配， 根据改进金字塔加速策略进行目标搜 索， 利用模型文件的保存的信息对目标图像进行匹配， 通过目标区域缩减策略对搜索区域 进行缩减， 最终获取所需的目标位姿信息；权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 114926488 A 3