提高定位精度的方法有哪些?

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这是个比较开放性的经验分享问题,欢迎大家踊跃发言。

1 Answers

1.首先选择更高规格的硬件是提升定位精度最直接的方式

相机:在相同的FOV下,分辨率越高,代表被测物体的每个细节由更多的像素来描述,单个像素代表的物理尺寸(即“像素精度”)就越小,从而为算法提供了更高的定位潜力。

镜头:基于高精度定位场景,远心镜头是最好的选择。它能消除透视误差,即使物体的工作距离有轻微变化,其在图像中的大小和位置也不会改变,使得到的图像放大倍率不会因物体离镜头的远近而变化。

传感器:如果要定位的物体处于运动状态,必须使用全局快门相机。它能瞬间曝光整个画面,避免了卷帘快门产生的拖影和变形,保证了运动物体图像的准确性。

光源:选择合适的光源可以尽可能避免出现因局部过曝或成像不均匀引入的误差。且让要定位的特征(边缘、角点等)与背景的灰度差异尽可能大,形成清晰、锐利的边界。

背光源:将被测物体置于光源和相机之间。它能产生对比度极高的轮廓图像,是进行高精度定位、边缘检测和尺寸测量的理想选择。

同轴光源:对于表面光滑、易反光的物体,同轴光源可以有效消除反光和阴影,清晰地呈现表面的刻印或图案。

无影光源:对于表面凹凸不平、结构复杂的物体,无影光源能提供非常均匀、漫反射的照明,消除所有阴影,突出物体本身的特征。

频闪照明:配合相机的触发,在曝光的瞬间点亮光源,可以“冻结”高速运动的物体,获得没有运动模糊的清晰图像。

2.图像预处理

畸变矫正:高精度定位场景必须执行的第一步。使用高精度标定板(玻璃或陶瓷板)对相机进行标定,获得镜头的畸变系数,然后利用这些系数对采集到的每一张图像进行矫正,恢复其真实的几何关系。

滤波降噪(非必须):常用高斯滤波来平滑图像,抑制噪声;用中值滤波来有效去除椒盐噪声,同时能较好地保护边缘细节。

3.算法定位

粗定位:
目的是提高速度和鲁棒性,为精定位提供一个可靠的起始搜索区域。
若被测物特征固定在图像中的某个区域,可以缩小后续精定位区域,增加效率,省去粗定位开销。

模板定位:预先定义一个目标的标准模板,然后在整张或区域图像中滑动搜索,找到与模板最相似的区域。

斑点/轮廓定位:通过二值化找到目标区域,然后分析其轮廓或斑点的几何属性(面积、周长、中心、圆度等)来识别和定位目标。

精定位:
在粗定位给出的ROI内,使用计算量更大但精度更高的方法,实现亚像素级别的精确定位。

角点检测:找到图像中的角点特征,这些点通常具有很高的定位稳定性。

最小包围盒求中心点:对于特征相同的定位点,此方法具有很高的定位精度。