(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 202210581015.6 (22)申请日 2022.05.25 (71)申请人 中国科学院自动化研究所 地址 100190 北京市海淀区中关村东路95 号 (72)发明人 王少虎　秦方博　 (74)专利代理 机构 北京路浩知识产权代理有限 公司 11002 专利代理师 董娜 (51)Int.Cl. G01N 21/84(2006.01) G01N 21/01(2006.01) G06T 7/70(2017.01) (54)发明名称 一种三维物体的外观图像采集方法及装置 (57)摘要 本发明提供一种三维物体的外观图像采集 方法及装置， 其中的外观图像采集方法包括： 获 取示教观测视点集； 获取目标三维物体的示教位 姿和实际位姿； 根据示教位姿和实际位姿， 获取 位姿变换矩阵； 根据位姿变换矩阵， 将示教观测 视点集转换为实际拍摄视点集； 根据实际拍摄视 点集， 采集目标三维物体的外观图像。 该方法只 需要进行一次示教便可以实现对目标三维物体 的多个部分进行图像采集， 并且还 可以适应三维 物体的摆放位姿不确定性， 有效增强了三维物体 外观检测的通用性， 并降低了人工示教和扫描路 径开发的成本 。 权利要求书1页 说明书12页 附图4页 CN 115219492 A 2022.10.21 CN 115219492 A 1.一种三维物体的外观图像采集方法， 其特 征在于， 包括： 获取示教观测视点 集； 获取目标三维物体的示教位姿和实际位姿； 根据所述 示教位姿和所述实际位姿， 获取位姿变换矩阵； 根据所述 位姿变换矩阵， 将所述 示教观测视点 集转换为实际拍摄视点 集； 根据所述实际拍摄视点 集， 采集所述目标三维物体的外观图像。 2.根据权利要求1所述的三维物体的外观图像采集方法， 其特征在于， 所述获取目标三 维物体的示教位姿和实际位姿， 包括： 获取所述目标三维物体的示教图像和目标图像； 将所述示教图像输入至位姿估计模块， 得到所述 示教位姿； 将所述目标图像输入至所述 位姿估计模块， 得到所述实际位姿。 3.根据权利要求1所述的三维物体的外观图像采集方法， 其特征在于， 所述根据 所述示 教位姿和所述实际位姿， 获取位姿变换矩阵， 包括： 根据所述 示教位姿和所述实际位姿， 得到相对位姿变化 量； 根据所述相对位姿变化量， 获取所述目标三维物体在相机坐标系下的相对位置变化 量； 所述相机坐标系为以采集所述外观图像所使用相机的光心位置为原点的坐标系； 获取所述目标三维物体在相机坐标系下的朝向角度； 根据 所述相对位置变化量和所述 朝向角度， 获取 所述位姿变换矩阵。 4.根据权利要求2所述的三维物体的外观图像采集方法， 其特征在于， 所述将所述示教 图像输入至位姿估计模块， 得到所述示教位姿， 之前还包括： 通过预设损失函数， 迭代计算 所述位姿估计模块的损失并进行模型参数优化。 5.一种三维物体的外观图像采集装置， 其特 征在于， 包括： 示教视点获取模块， 用于获取示教观测视点 集； 位姿获取模块， 用于获取目标三维物体的示教位姿和实际位姿； 变换矩阵获取模块， 用于根据所述 示教位姿和所述实际位姿， 获取位姿变换矩阵； 拍摄视点获取模块， 用于根据所述位姿变换矩阵， 将所述示教观测视点集转换为实 际 拍摄视点 集； 外观图像采集模块， 用于根据所述实 际拍摄视点集， 采集所述目标三维物体的外观图 像。 6.一种电子设备， 包括存储器、 处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运 行的计算机程序， 其特征在于， 所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1至4任一项所 述三维物体的外观图像采集方法的步骤。 7.一种非暂态计算机可读存储介质， 其上存储有计算机程序， 其特征在于， 所述计算机 程序被处理器执行时实现如权利要求1至4任一项所述三维物体的外观图像采集方法的步 骤。 8.一种计算机程序产品， 包括计算机程序， 其特征在于， 所述计算机程序被处理器执行 时实现如权利要求1至4任一项所述 三维物体的外观图像采集方法的步骤。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115219492 A 2一种三维物体的外观图像采集方 法及装置 技术领域 [0001]本发明涉及 三维物体外观检测技术领域， 尤其涉及一种三维物体的外观图像采集 方法及装置 。 背景技术 [0002]随着机器人技术和智能制造的快速发展， 各种工业产品的生产自动化程度得到不 断提升， 而在其生产过程中， 表面外观检测直接影响到了产品的质量及后续生产过程。 当前 产品的外观检测多 是由人工完成， 效率低下。 因此， 迫切需要产品外观检测的自动化解决方 案。 [0003]自动化外观检测装置， 按照质检对象的种类可分为平面对象检测装置和三维对象 检测装置。 目前 的外观检测装置大多为根据质检对 象特点进行定制化设计， 且二维 图像采 集装置较多， 对于曲线以及三维质检对象的检测较少。 [0004]针对三维待检对象， 通常需要多个相机分别安装于固定位置， 以实现针对三维对 象的多角度图像采集成像和检测。 此外， 也有采取在机械臂末端装配相机等传感器， 通过控 制机械臂的运动， 以实现对 象的多视角观测的方案， 这种方案的核心在于相 机观测轨迹的 获取， 目前主要包括基于对象CAD图纸的离线轨迹规划方式， 但 其需要将 检测对象放置于固 定已知的位置和方向。 [0005]定制化检测方案针对不 同的检测对象， 需要设计特定 的检测装置和检测流程， 通 用性较差， 复用性不强， 容易造成资源浪费。 并且， 目前基于末端装配相机的机械臂的检测 方案， 大都 需要提前规划好相机的扫描路径， 且对象需要放置于固定的位置方向， 无法适应 对象位置发生变动的情况， 开发难度较大， 不利于实际使用和操作。 [0006]因此， 现有技术中三维物体外观检测通用性差， 且不利于 实际使用和操作， 是三维 物体外观检测技 术领域亟 待解决的重要问题。 发明内容 [0007]本发明提供一种三维物体的外观图像采集方法及装置， 用以解决现有技术中三维 物体外观检测 通用性差， 且不利于实际使用和操作的缺陷， 增强了三维物体外观检测的通 用性， 并降低了开发成本 。 [0008]一方面， 本发明提供一种三维物体的外观图像采集方法， 包括： 获取示教观测视点 集； 获取目标三 维物体的示 教位姿和实际位姿； 根据所述示教位姿和所述 实际位姿， 获取位 姿变换矩阵； 根据所述位姿变换矩阵， 将所述示教观测视点集转换为实际拍摄视点集； 根据 所述实际拍摄视点 集， 采集所述目标三维物体的外观图像。 [0009]进一步地， 所述获取目标三维物体的示教位姿和实际位姿， 包括： 获取所述目标三 维物体的示教图像和目标图像； 将所述示教图像输入至位姿估计模块， 得到所述示教位姿； 将所述目标图像输入至所述 位姿估计模块， 得到所述实际位姿。 [0010]进一步地， 所述根据所述示教位姿和所述实际位姿， 获取位姿变换矩阵， 包括： 根说　明　书 1/12 页 3 CN 115219492 A 3