一種機(jī)器人肖像繪制系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于機(jī)器人自動(dòng)化領(lǐng)域，主要涉及一種機(jī)器人肖像繪制系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 現(xiàn)有技術(shù)中，機(jī)器人繪制人臉肖像過程為：待繪畫者站立或端坐在相機(jī)前方，相機(jī) 完成對(duì)待繪畫者人臉圖像的獲取，獲取的圖像經(jīng)過處理提取人臉輪廓，提取后的輪廓經(jīng)過 軌跡規(guī)劃發(fā)送給機(jī)器人控制器，完成工業(yè)機(jī)器人人臉肖像的繪制。在歐洲則有德國(guó)機(jī)器人 實(shí)驗(yàn)室使用六軸工業(yè)機(jī)器人做肖像自動(dòng)繪制的表演。而他們所采用的技術(shù)，主要是運(yùn)用圖 像處理中的邊緣提取效果來(lái)取得人臉的輪廓線，再轉(zhuǎn)成矢量點(diǎn)供機(jī)器人繪畫，此方法對(duì)光 線的要求很高，并且系統(tǒng)在繪畫過程中并不穩(wěn)定。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的主要目的在于提供一種機(jī)器人肖像繪制系統(tǒng)及方法，其可克服現(xiàn)有技術(shù) 的缺陷，利用近紅外光源，在外界光線變化時(shí)，也能夠保證肖像繪制的安全性和穩(wěn)定性。同 時(shí)，利用離線編程技術(shù)來(lái)完成機(jī)器人繪制人臉輪廓的軌跡規(guī)劃，可以簡(jiǎn)化機(jī)器人編程過程， 提高編程的效率。
[0004] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：
[0005] -種機(jī)器人肖像繪制系統(tǒng)，包括一近紅外光源、一近紅外工業(yè)相機(jī)、一機(jī)器人及一 處理單元，近紅外光源、近紅外工業(yè)相機(jī)、機(jī)器人及處理單元彼此通訊連接，近紅外光源，用 于向人臉發(fā)射電磁波；
[0006] 近紅外工業(yè)相機(jī)，用于拍攝從人臉反射的近紅外光源，完成對(duì)人臉圖像的初步獲 ??；
[0007] 處理單元，用于接收生成的人臉圖像，根據(jù)所述圖像提取人臉的輪廓，并生成人臉 繪制軌跡數(shù)據(jù)；
[0008] 機(jī)器人，用于接收所述處理單元的繪制軌跡數(shù)據(jù)，并根據(jù)計(jì)算出所述機(jī)器人每次 對(duì)應(yīng)移動(dòng)的距離，完成肖像的繪畫。
[0009] 優(yōu)選地，處理單元還包括圖像校正單元、二值化處理單元、輪廓提取單元、離線編 程單元；
[0010] 圖像校正單元，用于消除圖像中人臉的陰影，同時(shí)提高人臉圖像的整體亮度；
[0011] 二值化處理單元，用于對(duì)校正后的人臉圖像進(jìn)行二值化處理；
[0012] 輪廓提取單元，用于根據(jù)二值化后的圖像提取人臉圖像中的人臉輪廓；
[0013] 軌跡規(guī)劃單元，用于利用離線編程技術(shù)根據(jù)提取的人臉輪廓來(lái)規(guī)劃?rùn)C(jī)器人繪制軌 跡。
[0014] 優(yōu)選地，近紅外光源由40個(gè)大小相同的近紅外LED組成，40個(gè)LED按照里外兩圈 呈"回"字型放置。
[0015] 優(yōu)選地，所述電磁波的波長(zhǎng)為830nm至870nm。
[0016] 優(yōu)選地，近紅外工業(yè)相機(jī)，位于所述40個(gè)近紅外LED的中央。
[0017] 優(yōu)選地，所述機(jī)器人肖像繪畫系統(tǒng)還包括：畫圖板及紙張更換單元。
[0018] 所述畫圖板，用于供所述機(jī)器人進(jìn)行繪畫。
[0019] 所述紙張更換單元，用于每次機(jī)器人在畫圖板上完成人臉繪畫后，自動(dòng)更換紙張。
[0020] 一種機(jī)器人肖像繪制方法，包括如下步驟：
[0021] 近紅外光源向人臉發(fā)送電磁波；
[0022] 獲取從人臉反射的近紅外光源，完成對(duì)人臉圖像的初步獲?。?br>[0023] 消除圖像中人臉的陰影，同時(shí)提高人臉圖像的整體亮度，獲得校正后的人臉圖 像；
[0024] 對(duì)校正后的人臉圖像進(jìn)行二值化處理；
[0025] 對(duì)二值化后的圖像提取人臉圖像中的人臉輪廓；
[0026] 利用離線編程技術(shù)對(duì)提取的人臉輪廓規(guī)劃?rùn)C(jī)器人繪制軌跡；
[0027] 計(jì)算出機(jī)器人每次對(duì)應(yīng)移動(dòng)的距離，完成肖像的繪畫。
[0028] 優(yōu)選地，對(duì)二值化后的圖像提取人臉圖像中的人臉輪廓，包括：根據(jù)水平投影或垂 直投影圖像的各谷點(diǎn)之間的位置關(guān)系，可以定位人臉五官的水平位置，具體方法如下：
[0029] 對(duì)整幅圖像進(jìn)行水平投影；
[0030] 在整幅圖像的水平投影積分圖中找出中心點(diǎn)兩側(cè)的波谷點(diǎn)并且記錄下它們對(duì)應(yīng) 的原圖像的縱坐標(biāo)點(diǎn)，中心點(diǎn)上側(cè)的波谷點(diǎn)被認(rèn)為是眼睛的水平位置，中心點(diǎn)下側(cè)的波谷 點(diǎn)被認(rèn)為是嘴巴的水平位置；
[0031] 在眼、嘴水平位置得到確定后，便可得知這兩者之間的垂直距離數(shù)值，然后確定臉 部區(qū)域，其中臉區(qū)的上邊落在眼部區(qū)域，下邊落在嘴部區(qū)域。
[0032] 優(yōu)選地，根據(jù)水平投影或垂直投影圖各峰谷點(diǎn)之間的位置關(guān)系，可確定人臉的大 致寬度，具體方法如下：
[0033] 對(duì)整幅圖像根據(jù)數(shù)學(xué)模型進(jìn)行垂直積分投影；
[0034] 在整幅圖像的水平垂直積分投影圖中找出中心點(diǎn)兩側(cè)的波谷點(diǎn)并且記錄下它們 對(duì)應(yīng)的原圖像的橫坐標(biāo)點(diǎn)。中心點(diǎn)左側(cè)的波谷點(diǎn)被認(rèn)為是人臉左側(cè)位置，中心點(diǎn)右側(cè)的波 谷點(diǎn)被認(rèn)為是人臉右側(cè)位置。
[0035] 采用上述技術(shù)方案后，該發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)：
[0036] 1、該系統(tǒng)可以很好的適應(yīng)外界光線，在光線變化的時(shí)候本系統(tǒng)也可以穩(wěn)定、精確 的提取人臉輪廓，使機(jī)器人完成繪制任務(wù)；
[0037] 2、該系統(tǒng)利用離線編程技術(shù)來(lái)完成機(jī)器人繪制人臉輪廓的軌跡規(guī)劃，可以簡(jiǎn)化機(jī) 器人編程過程，提高編程的效率。
【附圖說明】
[0038] 圖1是本發(fā)明一種機(jī)器人肖像繪制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖；
[0039] 圖2是本發(fā)明一種機(jī)器人肖像繪制方法流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0040] 為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì) 本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并 不用于限定本發(fā)明。
[0041] 請(qǐng)參考圖1所示，一種機(jī)器人肖像繪制系統(tǒng)，包括一近紅外光源10、一近紅外工業(yè) 相機(jī)20、一機(jī)器人30及一處理單元40,所述近紅外光源10、近紅外工業(yè)相機(jī)20、機(jī)器人30 及處理單元40彼此通訊連接。
[0042] 所述一近紅外光源10,用于向人臉發(fā)射電磁波。近紅外光源10由40個(gè)大小相同 的近紅外LED組成，40個(gè)LED按照里外兩圈呈"回"字型放置（圖中未顯示)，電磁波的波長(zhǎng) 為830nm至870nm，當(dāng)波長(zhǎng)