CN111464723B - 一种扩大光照强度范围的方法及手眼系统 - Google Patents

Abstract

本发明属于人工智能领域，涉及到一种扩大光照强度范围的方法及手眼系统，步骤S1，相机透过条形中灰镜组获取物体的图像信息，并将图像信息发送至计算设备；步骤S2，计算设备对图像信息进行灰度处理得到一灰度图像；步骤S3，判断灰度图像的曝光比例是否大于预设的曝光阈值：若是，则转至步骤S4；若否，则结束；步骤S4，计算设备控制机械臂带动相机沿着中灰镜所在的平面移动过单个中灰镜后，再转至步骤S1。上述技术方案的有益效果是：解决在室外工作的相机拍摄容易出现过曝的问题，极大的提高了相机工作的光照强度范围，此外，该设备的结构简单、价格低廉。

Description

一种扩大光照强度范围的方法及手眼系统

技术领域

本发明属于人工智能领域，涉及到一种扩大光照强度范围的方法及手眼系统。

背景技术

手眼系统机器人在获取图像的过程中，常遇到由于工作环境的光照强度过高，图像出现过曝的情况。

现有技术中常采用两种相机去解决问题，但都具有缺陷：

(1)无法自动调节曝光度的相机为了满足低光照下(黑夜只有辅助光)的工作环境，通常将光圈调节到偏低的一定值，但光圈调节完成以后，能够正常工作的光照强度范围是一定的、不可变化，因此导致在强光环境下(太阳光过高或车辆灯光照射)相机拍摄图片过曝，无法进行图像处理；

(2)可以通过软件的帮助由相机自身带有的调节功能进行曝光度的调节，然而，能够调节曝光度的相机除了需要软件功能的辅助，价格也远高于普通相机。

发明内容

针对上述的现有技术的缺陷，本发明提供一种扩大光照强度范围的方法，及手眼系统。

一种扩大光照强度范围的方法，用于手眼系统，其特征在于，将多个尺寸相同但减光比不同的中灰镜按照减光比的变化趋势依次排列形成条形中灰镜组，所述条形中灰镜组中的所有所述中灰镜均位于同一平面内；

所述手眼系统中的机械臂的一端上设置一相机；

所述条形中灰镜组放置在所述相机和需要被测量的物体之间，所述相机的拍摄方向与所述中灰镜所在的平面垂直；

所述方法还包括：

步骤S1，所述相机透过所述条形中灰镜组获取所述物体的图像信息，并将所述图像信息发送至连接所述相机的一计算设备；

步骤S2，所述计算设备对所述图像信息进行灰度处理得到一灰度图像；

步骤S3，判断所述灰度图像的曝光比例是否大于预设的曝光阈值：

若是，则转至步骤S4；

若否，则结束；

步骤S4，所述计算设备控制连接所述计算设备的所述机械臂带动所述相机沿着所述中灰镜所在的平面移动过单个所述中灰镜后，再转至步骤S1。

优选的，单个所述中灰镜的高度为10cm。

优选的，所述中灰镜的截面为矩形。

优选的，所述步骤S2中，

所述计算设备对所述图像信息进行灰度处理，并获取所述灰度图像中所有像素的灰度值；

则所述步骤S3具体包括：

步骤S31，将所述灰度图像中所有所述像素的灰度值分别与预设的灰度阈值比较，输出比较结果；

步骤S32，根据所述比较结果，处理得到大于所述灰度阈值的像素占所有所述像素的比例结果，并将比例结果作为所述曝光比例；

步骤S33，判断所述曝光比例是否大于所述曝光阈值：

若是，则转至步骤S4；

若否，则结束。

优选的，所述灰度阈值为254。

一种手眼系统，其特征在于，应用于如所述的扩大光照强度范围的方法，并包括：

一条形中灰镜组，所述条形中灰镜组由多个尺寸相同但减光比不同的中灰镜按照减光比由高至低竖直排列形成，所述条形中灰镜组中的所有所述中灰镜均位于同一平面内；

一机械臂；

一相机，所述相机设置在所述机械臂的一端上；

所述条形中灰镜组放置所述相机和需要被测量的物体之间；

所述相机的拍摄方向与所述中灰镜所在的平面垂直，用于透过所述条形中灰镜组获取所述物体的图像信息；

一计算设备，所述计算设备分别与所述机械臂和所述相机连接，用于判断所述灰度图像的曝光比例是否大于预设的曝光阈值，并根据判断结果控制所述机械臂带动所述相机沿着所述中灰镜所在的平面进行移动。

优选的，所述计算设备中具体包括：

一图像处理单元，所述图像处理单元与所述相机连接，用于接收所述相机获取所述图像信息，并对所述图像信息进行灰度处理得到一灰度图像；

一第一判断单元，所述第一判断单元中预设一灰度阈值，所述第一判断单元与所述图像处理单元连接，用于将所述灰度图像中所有像素的灰度值分别与所述灰度阈值比较，并输出比较结果；

一比例获取单元，所述比例获取单元与所述第一判断单元连接，用于根据所述比较结果处理得到大于所述灰度阈值的像素占所有所述像素的比例结果，并将比例结果作为所述曝光比例输出；

一第二判断单元，所述第二判断单元中预设一曝光阈值，所述第二判断单元与所述比例获取单元连接，用于接收所述曝光比例并判断所述曝光比例是否大于所述曝光阈值，将判断结果输出；

一控制单元，所述控制单元分别与所述第二判断单元和所述机械臂连接，用于根据所述判断结果：

在所述灰度图像的曝光比例大于预设的曝光阈值时，控制所述机械臂带动所述相机沿着所述中灰镜所在的平面移动过单个所述中灰镜。

在所述灰度图像的曝光比例不大于预设的曝光阈值时，不做任何控制。

上述技术方案的有益效果是：解决在室外工作的相机拍摄容易出现过曝的问题，极大的提高了相机工作的光照强度范围，此外，该设备的结构简单、价格低廉。

附图说明

图1为本发明的一种较优实施例中的设备示意图；

图2为本发明的一种较优实施例中的流程示意图；

图3为本发明的一种较优实施例中的步骤S3的流程示意图；

图4为本发明的一种较优实施例中的计算设备的内部结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

一种扩大光照强度范围的方法，用于对手眼系统，其特征在于，如图1所示，多个尺寸相同但减光比不同的中灰镜11按照减光比的变化趋势依次排列形成条形中灰镜组1，条形中灰镜组1中的所有中灰镜11均位于同一平面内；

手眼系统中的机械臂一端上设置一相机3；

条形中灰镜组1放置在相机3和需要被测量的物体之间，相机3的拍摄方向与中灰镜11所在的平面垂直；

一种扩大光照强度范围的方法，如图2所示，还包括：

步骤S1，相机3透过条形中灰镜组1获取物体的图像信息，并将图像信息发送至连接相机3的一计算设备4；

步骤S2，计算设备4对图像信息进行灰度处理得到一灰度图像；

步骤S3，判断灰度图像的曝光比例是否大于预设的曝光阈值：

若是，则转至步骤S4；

若否，则结束；

步骤S4，计算设备4控制连接计算设备的机械臂2带动相机3沿着所述中灰镜组1所在的平面移动过单个中灰镜后，再转至步骤S1。

具体地，现今大多数的手眼系统中包括一机械臂2和相机3，相机3设置在机械臂2上，将多个尺寸相同但减光比不同的中灰镜11按照减光比的变化趋势依次排列形成条形中灰镜组1，并将条形中灰镜组1放置在相机3和需要被测量的物体之间，通过控制机械臂2的运动带动相机3运动，以此获取图像信息，此外，采用的机械臂也可以是多种形式，可以选用如图1所示的多轴机械比，也可以采用直角坐标机械臂等。步骤S1中相机3透过条形中灰镜组1获取图像信息，并将图像信息发送至计算设备4，步骤S2中计算设备4对图像信息进行灰度处理，得到一灰度图像，步骤S3，判断所述灰度图像的曝光比例是否大于预设的曝光阈值：若曝光比例大于预设的曝光阈值时，则转至步骤S4，计算设备4与机械臂2连接，向机械臂2发送控制信号，机械臂2在计算设备4的控制下带动相机3沿着中灰镜所在的平面移动过单个中灰镜后，再转至步骤S1，重新获取物体的灰度图像并进行判断，直到曝光比例不大于预设的曝光阈值时结束，此时的相机3在条形中灰镜组1的减光作用下能够获取清晰的图像信息，并将图像信息发送至计算设备4，让计算设备4对图像信息进行处理。

进一步地，条形中灰镜组1中的中灰镜11的排列顺序可以按照中灰镜11的减光比的递增趋势进行排列，也可以按照减光比的递减顺序进行排列。此外，中灰镜11可以竖直放置组成一个竖直平面，可以横向放置组成一个横向平面，也可以斜向放置组成一个斜向平面，在计算设备4控制机械臂2带动相机3移动时，将根据中灰镜11的放置方式进行相应的控制，保证计算设备4控制相机3沿着中灰镜组1的平面移动过单个中灰镜，将相机3从当前位置移动至下一个中灰镜的位置处，相机3再透过下一个中灰镜获取物体的图像信息，中灰镜的减光比不同，相机获取的图像信息也不同，直至相机透过中灰镜获取的物体的图像信息在经过处理之后小于预设的曝光阈值，即可结束控制。

在实际应用中，于手眼系统产品上固定安装减光比渐变的条形中灰镜组1，利用中灰镜11的减光特性，采用计算设备4判断此时相机3所处的工作环境的光照强度是否过高，如果发现相机3在获取图像的情况中出现图像过曝的情况，将相机3向下移动到中灰镜11后拍摄，降低相机3镜头进光比例，如果仍然过曝，则继续下移拍摄直到获取可处理的优质照片，进而使之能够正常进行图片处理完成后续工作。

本发明较优实施例中，一个中灰镜11的高度为10cm。

具体地，当中灰镜11放置方式为竖直放置时，选取尺寸相同，高度均为10cm但减光比不同的中灰镜11组成条形中灰镜组1，在计算设备4判断此时相机3获取的灰度图像的曝光比例大于曝光阈值时，计算设备4与机械臂2连接，控制机械臂2带动相机3向下移动相应的10cm，此时的相机3透过减光比更大的中灰镜11去获取信息，此时灰度图像的曝光比例中的曝光比例会减少，此时再次对曝光比例和曝光阈值进行比较判断，若曝光比例不大于曝光阈值，则此时的中灰镜11能够帮助相机3获取更加清晰的图像信息。

本发明较优实施例中，中灰镜11的截面为矩形。

本发明较优实施例中，步骤S2中，

计算设备4对图像信息进行灰度处理，并获取灰度图像中所有像素的灰度值；

则步骤S3，如图3所示，具体包括：

步骤S31，将灰度图像中所有像素的灰度值分别与预设的灰度阈值比较，输出比较结果；

步骤S32，根据比较结果，处理得到大于灰度阈值的像素占所有像素的比例结果，并将比例结果作为曝光比例；

步骤S23，判断曝光比例是否大于曝光阈值：

若是，则转至步骤S3；

若否，则结束。

本发明较优实施例中，灰度阈值为254。

具体地，于步骤S2中，计算设备4对图像信息进行灰度处理，获取灰度图像中所有像素的灰度值，于步骤S31中计算设备4将灰度图像中所有像素的灰度值分别与预设的灰度阈值254比较并输出比较结果，于步骤S32中，根据比较结果，处理得到大于灰度阈值的像素占所有像素的比例结果，并将比例结果作为曝光比例，于步骤S33判断曝光比例是否大于曝光阈值，由于手眼系统所处的环境不同，因此设定的曝光阈值与实际环境相关，可通过工作人员对实际环境以及计算设备4的处理结果进行修改。当曝光比例大于曝光阈值时，此时相机3获取的图像信息过曝，由此转至步骤S3，将计算设备4控制机械臂2带动相机3调节，当曝光比例不大于曝光阈值时，此时相机3能够获取清晰的图像信息则结束，计算设备4根据相机3发送的图像信息对图像进行处理。

一种手眼系统，包括：

一条形中灰镜组1，条形中灰镜组1由多个尺寸相同但减光比不同的中灰镜11按照减光比的变化趋势依次排列形成，条形中灰镜组1中的所有中灰镜均位于同一平面内。

一机械臂2；

一相机3，相机3设置在机械臂2的一端上；

条形中灰镜组1放置相机3和需要被测量的物体之间；

相机3的拍摄方向与中灰镜11所在的平面垂直，用于透过条形中灰镜组1获取物体的图像信息；

一计算设备4，计算设备4分别与机械臂2和相机3连接，用于判断灰度图像的曝光比例是否大于预设的曝光阈值，并根据判断结果控制机械臂2带动相机3沿着中灰镜11所在的平面进行移动。

本发明较优实施例中，计算设备4中，如图4所示，具体包括：

一图像处理单元41，图像处理单元41与相机3连接，用于接收相机3获取图像信息，并对图像信息进行灰度处理得到一灰度图像；

一第一判断单元42，第一判断单元42中预设一灰度阈值，第一判断单元42与图像处理单元41连接，用于将灰度图像中所有像素的灰度值分别与灰度阈值比较，并输出比较结果；

一比例获取单元43，比例获取单元43与第一判断单元42连接，用于根据比较结果处理得到大于灰度阈值的像素占所有像素的比例结果，并将比例结果作为曝光比例输出；

一第二判断单元44，第二判断单元44中预设一曝光阈值，第二判断单元44与比例获取单元连接，用于接收曝光比例并判断曝光比例是否大于曝光阈值，将判断结果输出；

一控制单元45，控制单元45分别与第二判断单元44和机械臂2连接，用于根据判断结果：

在灰度图像的曝光比例大于预设的曝光阈值时，控制机械臂2带动相机3沿着中灰镜11所在的平面移动过单个中灰镜11。

在灰度图像的曝光比例不大于预设的曝光阈值时，不做任何控制。

具体地，相机3设置在机械臂2上，机械臂2和相机3的正前方设置一条形中灰镜组1，条形中灰镜组1是由多个尺寸相同但减光比不同的中灰镜11依次叠加排列而成，相机3透过条形中灰镜组1获并判断灰度图像的曝光比例是否大于预设的曝光阈值，当曝光比例大于预设的曝光阈值时，计算设备4控制机械臂2带动相机3沿着中灰镜11所在的平面移动过单个中灰镜11，再转至步骤S1直到曝光比例小于预设的曝光阈值，能够利用中灰镜的减光特性，降低相机镜头进光比例，拍摄直到获取可处理的优质照片。

以上仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本发明说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。

Claims (7)

1.一种扩大光照强度范围的方法，用于手眼系统，其特征在于，将多个尺寸相同但减光比不同的中灰镜按照减光比的变化趋势依次排列形成条形中灰镜组，所述条形中灰镜组中的所有所述中灰镜均位于同一平面内；

所述手眼系统中的机械臂的一端上设置一相机；

所述条形中灰镜组放置在所述相机和需要被测量的物体之间，所述相机的拍摄方向与所述中灰镜所在的平面垂直；

所述方法还包括：

步骤S1，所述相机透过所述条形中灰镜组获取所述物体的图像信息，并将所述图像信息发送至连接所述相机的一计算设备；

步骤S2，所述计算设备对所述图像信息进行灰度处理得到一灰度图像；

步骤S3，判断所述灰度图像的曝光比例是否大于预设的曝光阈值：

若是，则转至步骤S4；

若否，则结束；

步骤S4，所述计算设备控制连接所述计算设备的所述机械臂带动所述相机沿着所述中灰镜所在的平面移动过单个所述中灰镜后，再转至步骤S1。

2.根据权利要求1所述的一种扩大光照强度范围的方法，其特征在于，单个所述中灰镜的高度为10cm。

3.根据权利要求1所述的一种扩大光照强度范围的方法，其特征在于，所述中灰镜的截面为矩形。

4.根据权利要求1所述的一种扩大光照强度范围的方法，其特征在于，所述步骤S2中，

所述计算设备对所述图像信息进行灰度处理，并获取所述灰度图像中所有像素的灰度值；

则所述步骤S3具体包括：

步骤S31，将所述灰度图像中所有所述像素的灰度值分别与预设的灰度阈值比较，输出比较结果；

步骤S32，根据所述比较结果，处理得到大于所述灰度阈值的像素占所有所述像素的比例结果，并将比例结果作为所述曝光比例；

步骤S33，判断所述曝光比例是否大于所述曝光阈值：

若是，则转至步骤S4；

若否，则结束。

5.根据权利要求4所述的一种扩大光照强度范围的方法，其特征在于，所述灰度阈值为254。

6.一种手眼系统，其特征在于，应用于如权利要求1所述的扩大光照强度范围的方法，并包括：

一条形中灰镜组，所述条形中灰镜组由多个尺寸相同但减光比不同的中灰镜按照减光比的变化趋势依次排列形成，所述条形中灰镜组中的所有所述中灰镜均位于同一平面内；

一机械臂；

一相机，所述相机设置在所述机械臂的一端上；

所述条形中灰镜组放置所述相机和需要被测量的物体之间；

所述相机的拍摄方向与所述中灰镜所在的平面垂直，用于透过所述条形中灰镜组获取所述物体的图像信息；

一计算设备，所述计算设备分别与所述机械臂和所述相机连接，用于判断所述灰度图像的曝光比例是否大于预设的曝光阈值，并根据判断结果控制所述机械臂带动所述相机沿着所述中灰镜所在的平面进行移动。

7.根据权利要求6所述的一种手眼系统，其特征在于，所述计算设备中具体包括：

一图像处理单元，所述图像处理单元与所述相机连接，用于接收所述相机获取所述图像信息，并对所述图像信息进行灰度处理得到一灰度图像；

一第一判断单元，所述第一判断单元中预设一灰度阈值，所述第一判断单元与所述图像处理单元连接，用于将所述灰度图像中所有像素的灰度值分别与所述灰度阈值比较，并输出比较结果；

一比例获取单元，所述比例获取单元与所述第一判断单元连接，用于根据所述比较结果处理得到大于所述灰度阈值的像素占所有所述像素的比例结果，并将比例结果作为所述曝光比例输出；

一第二判断单元，所述第二判断单元中预设一曝光阈值，所述第二判断单元与所述比例获取单元连接，用于接收所述曝光比例并判断所述曝光比例是否大于所述曝光阈值，将判断结果输出；

一控制单元，所述控制单元分别与所述第二判断单元和所述机械臂连接，用于根据所述判断结果：

在所述灰度图像的曝光比例大于预设的曝光阈值时，控制所述机械臂带动所述相机沿着所述中灰镜所在的平面移动过单个所述中灰镜；

在所述灰度图像的曝光比例不大于预设的曝光阈值时，不做任何控制。

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