改进的ORB-FLANN煤矸石识别图像与分拣图像高效匹配方法

作     者：马宏伟 周文剑 王鹏 张烨 赵英杰 王赛赛 李烺 

作者机构：陕西省矿山机电装备智能检测与控制重点实验室 西安科技大学机械工程学院 

出 版 物：《煤炭科学技术》 (Coal Science and Technology)

年 卷 期：2024年

核心收录：

学科分类：081902[工学-矿物加工工程] 0819[工学-矿业工程] 08[工学] 080203[工学-机械设计及理论] 0802[工学-机械工程] 

主　　题：煤矸石分拣机器人 煤矸石识别图像 煤矸石分拣图像 特征检测 特征匹配 

摘      要：针对煤矸石分拣机器人分拣煤矸石时，带式输送机皮带打滑、跑偏以及带速波动造成的目标煤矸石位姿变化，从而导致抓取失败或空抓漏抓等问题，提出了一种改进的ORB-FLANN煤矸石识别图像与分拣图像高效匹配方法。提出改进ORB的特征点检测方法对煤矸石识别图像与分拣图像进行特征点检测，实现快速检测图像特征点；提出改进FLANN匹配算法对图像特征点进行匹配，实现煤矸石识别图像与分拣图像高效匹配。针对传统ORB方法对煤矸石图像特征检测时间长、重复率低问题，提出了改进ORB特征检测方法，提高了图像特征点检测速度和重复率；针对传统FLANN匹配方法对煤矸石图像匹配精确率低问题，提出了融合PROSAC算法的改进FLANN匹配方法，剔除错误特征匹配点对，提高了图像匹配的精确率。在团队自主研发的双机械臂桁架式煤矸石分拣机器人实验平台上应用本文方法、SURF特征匹配方法、HU不变矩匹配方法、SIFT特征匹配方法和ORB特征匹配方法分别进行了不同带速、尺度、旋转角度条件下的煤矸石匹配实验，结果表明：本文方法的匹配率为98.2%，匹配时间为141ms，具有匹配率高、实时性好以及鲁棒性强等特点，能够满足煤矸石识别图像与分拣图像高效精准匹配的要求。