图8 模型导入

3.2 建立空间坐标系

图9通过操纵KUKA PAD移动KUKA KR6机械臂，校准空间坐标系，如图9所示。校准坐标系是建立一个基于KUKA KR6机械臂及其摄像机组件的空间坐标系。空间坐标系仅用于确定模型在软件中的实际位置。

图9 空间坐标系示意图

在本实验中，以七巧板工作台左上顶点为坐标系原点，以七巧板工作台的边缘为x轴，通过坐标系原点并垂直于x轴的边缘为y轴。首先，通过KUKA PAD移动机械臂，寻找视觉采集点的最佳位置，并记录该位置。最好的视觉采集点位置是捕捉整个七巧板工作平台的位置。第二，将定位针安装在KUKA KR6机械臂的第六轴上，并控制KUKA PAD。

使用全局移动机械，使定位针指向黑色底板的左上角，然后切换为轴运动模式，沿Z轴方向向上移动一小段距离，记录该位置的原点。然后，根据所选择的原点，将相邻的两侧确定为X轴和Y轴，机械臂通过轴运动模式沿轴移动一定距离。然后，记录该位置。类似地，使用此方法在另一个边缘上进行操作，并记录其最终位置。根据上述四个点(坐标系的原点、底顶点、x轴上的点、y轴上的点)，可以确定一个唯一的三维坐标系，即本实验的空间坐标系。

3.3 图像处理

坐标系建立后，将七巧板随机放置在右侧板上，通过KUKA PAD将机械臂移动到拍照的位置，采集图像。将图像发回主机后，进行曝光、RGB（红、绿、蓝）、无色、灰度调整和一些图像识别算法调整，使图像的整体色差更加明显。

由于七巧板底板颜色为黑色，处理后图像的背景色必须为黑色，上述处理后的七巧板必须为不同亮度的灰度。为了使灰度差异更加明显，在第一次图像处理之前，填充一层白色纸板，以增加灰度差异。灰度图如图10所示。然后，根据实际情况，选择不同亮度的灰色区域，并给予每一个七巧板一个唯一的标签。

图10 七巧板灰度图

3.4 像素-空间坐标系变换

像素坐标系是图像坐标系。像素坐标系的单位是像素点，即每个像素点都是一个特定的位置。由于像素坐标系是二维坐标系，空间坐标系是三维坐标系，因此采用了通过映射扩展坐标系的透视投影法，实现了像素坐标系与空间坐标系之间的转换。透视投影的具体缩放关系如图11和图12所示。

图11 映射公式