一种世界坐标映射到实时图像中的图形化辅助方式

摘要

本发明涉及轨迹坐标系统的技术领域，特别是涉及一种世界坐标映射到实时图像中的图形化辅助方式。轨迹与实物映射关联，观察及编辑修改坐标直观方便。包括以下步骤：S1、通过精密视觉校正算法，把电机世界坐标位置映射到实时图像中；S2、电机移动时,实时影像中的轨迹图像实时更新；S3、直接鼠标拖拽的方式在实时图像中操作轨迹,并把拖拽操作映射回真实轨迹坐标数据中；S4、轨迹点大小映射真实世界尺寸，并可修改，以辅助对位。

说明书

技术领域

本发明涉及轨迹坐标系统的技术领域，特别是涉及一种世界坐标 映射到实时图像中的图形化辅助方式。

背景技术

如图1所示，用户操作移动相机视觉中心对准目标位置,示教相 应的电机轴坐标；如图2所示，当产品位置移动或者更换新的产品时, 旧的坐标位置无法对准产品目标位置；如图3所示，编辑修改时,需 要重新移动到之前的坐标位置,然后观察相机视觉中心对准的位置, 调整移动电机轴使相机视觉中心对准新的目标位置；当通过Mark定 位点补偿坐标位置后，得到的也是一堆抽象的数据，无法直观的判断 补偿坐标位置是否正确。

现有的坐标运动轨迹编程方式，主要是以相机视觉中心对位方式 进行设定，每次只能设定一个点,而且通过操作电机移动使相机中心 定位到目标位置，电机移动速度影响大.移动速度快，则很难精确移 动定位到目标位置，可能需要多次反复移动；移动速度慢，则移动到 目标位置所需时间长，当要设定坐标点成百上千时，效率极低.且不 利于实时观察调整坐标效果，如图2所示，传统的轨迹显示方式，与 实时影像无关联，无法直观的查看坐标位置。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种世界坐标映射到实时图像 中的图形化辅助方式，轨迹与实物映射关联，观察及编辑修改坐标直 观方便。

本发明的一种世界坐标映射到实时图像中的图形化辅助方式，包 括以下步骤：

S1、通过精密视觉校正算法，把电机世界坐标位置映射到实时图 像中；

S2、电机移动时,实时影像中的轨迹图像实时更新；

S3、直接鼠标拖拽的方式在实时图像中操作轨迹,并把拖拽操作 映射回真实轨迹坐标数据中；

S4、轨迹点大小映射真实世界尺寸，并可修改，以辅助对位。

本发明的一种世界坐标映射到实时图像中的图形化辅助方式，所 述步骤S1具体方法为：

O

O

o-xy：图像坐标系，单位mm；

uv：像素坐标系，单位pixel；

P：电机坐标中的一点；

p:点P在图像中的成像点，在图像坐标系中的坐标为(x,y)，在像 素坐标系中的坐标为(u,v)；

f:相机焦距；

S101、世界坐标系到相机坐标系的变换公式为：

其中R为旋转矩阵，T为平移向量；

S102、相机坐标系到图像坐标系为针孔模型，为比例关系，其转 换公式为：

S103、图像坐标系和像素坐标系为平移和缩放关系，公式为：

上述四个坐标系之间存在着下述关系：

像素坐标＜-图像坐标＜-相机坐标＜-世界坐标

与现有技术相比本发明的有益效果为：4个坐标系可以通过矩阵 依次左乘来进行转换，在本发明中将运动轨迹世界坐标数据通过仿射 变换的矩阵映射到实时图像坐标系中进行显示，同时对图像中显示的 图形进行调整时将矩阵反变换映射到运动轨迹世界坐标中从而对轨 迹进行调整。

附图说明

图1是现有技术中，示教轨迹坐标图；

图2是现有技术中，更换新的产品后，编辑坐标时，旧的轨迹坐 标对准位置的示意图；

图3是现有技术中，移动电机，使视觉中心重新对准目标位置的 示意图；

图4是现有技术中，传统轨迹显示与世界真实坐标脱离的示意图；

图5是步骤S1中，轨迹世界坐标同步映射到实时影像中的示意图；

图6是步骤S2中，轨迹世界坐标同步映射到实时影像中的示意图；

图7是步骤S3中，轨迹世界坐标同步映射到实时影像中的示意图；

图8是步骤S4中，轨迹世界坐标同步映射到实时影像中的示意图；

图9是步骤S4中，影像轨迹与实体关联的示意图；

图10是本发明的四个坐标系示意图；

图11是步骤S101中，世界坐标系到相机坐标系的转换示意图；

图12是步骤S102中，相机坐标系到图像坐标系的转换示意图；

图13是步骤S103中，图像坐标系和像素坐标系的转换示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细 描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

如图1至图13所示，本发明的一种世界坐标映射到实时图像中 的图形化辅助方式，包括以下步骤：

S1、通过精密视觉校正算法，把电机世界坐标位置映射到实时图 像中，如图5所示；

S2、电机移动时,实时影像中的轨迹图像实时更新，如图6所示；

S3、直接鼠标拖拽的方式在实时图像中操作轨迹,并把拖拽操作 映射回真实轨迹坐标数据中，如图7所示；

S4、轨迹点大小映射真实世界尺寸，并可修改，以辅助对位，如 图8和图9所示。

本发明的一种世界坐标映射到实时图像中的图形化辅助方式，所 述步骤S1具体方法为：如图10所示，涉及以下4个坐标系：

O

O

o-xy：图像坐标系，单位mm；

uv：像素坐标系，单位pixel；

P：电机坐标中的一点；

p:点P在图像中的成像点，在图像坐标系中的坐标为(x,y)，在像 素坐标系中的坐标为(u,v)；

f:相机焦距；

S101、如图11所示，世界坐标系到相机坐标系的变换公式为：

其中R为旋转矩阵，T为平移向量；

S102、如图12所示，相机坐标系到图像坐标系为针孔模型，为 比例关系，其转换公式为：

S103、如图13所示，图像坐标系和像素坐标系为平移和缩放关 系，公式为：

上述四个坐标系之间存在着下述关系：

像素坐标＜-图像坐标＜-相机坐标＜-世界坐标

上述三个矩阵从左至右分别为图像坐标至像素坐标的转换矩阵/相机 坐标至图像坐标的转换矩阵/世界坐标至相机坐标的转换矩阵；

4个坐标系可以通过矩阵依次左乘来进行转换，在本发明中将运 动轨迹世界坐标数据通过仿射变换的矩阵映射到实时图像坐标系中 进行显示，同时对图像中显示的图形进行调整时将矩阵反变换映射到 运动轨迹世界坐标中从而对轨迹进行调整。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领 域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以 做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。