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龙图腾网获悉合肥工业大学申请的专利一种基于多点拟合的旋钮开关位姿检测方法获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN120125531B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-09-02发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202510192633.5，技术领域涉及：G06T7/00；该发明授权一种基于多点拟合的旋钮开关位姿检测方法是由朱敏;洪一凡;陈杰设计研发完成，并于2025-02-21向国家知识产权局提交的专利申请。

本一种基于多点拟合的旋钮开关位姿检测方法在说明书摘要公布了：本发明公开了一种基于多点拟合的旋钮开关位姿检测方法，属于机器人机械臂控制技术领域。该方法包括：构建旋钮开关的检测模型；采集目标开关图像，获取关键区域像素坐标范围并进行可靠点的验证；随机抽取多组可靠点采用多次最小二乘法拟合得到旋钮操作手柄的方向线，并得到旋钮开关的当前位姿信息。本发明利用深度相机对采样点的深度信息进行验证，确保采样点真实位于旋钮表面，避免误检测背景或干扰物；通过多点采样和多次拟合，能够消除单点误差的影响，优化旋钮位姿检测结果，确保精度和稳定性，能有效识别不同旋转角度下的旋钮开关操作手柄，满足自动化操作设备操作电气柜旋钮开关的精度需求。

本发明授权一种基于多点拟合的旋钮开关位姿检测方法在权利要求书中公布了：1.一种基于多点拟合的旋钮开关位姿检测方法，该方法涉及的系统包括电气柜和移动机械臂，所述电气柜的操作面板装有旋钮开关，该旋钮开关为多档位自锁旋钮开关，且该旋钮开关的操作手柄的一端标有指示箭头；所述移动机械臂的末端装有深度相机，在利用深度相机对旋钮开关进行拍摄时，首先将移动机械臂移动到电气柜的旋钮开关所在区域前，展开后保持深度相机光轴与电气柜操作面垂直、且深度相机镜头所在平面与电气柜操作面平行，然后使用深度相机对旋钮开关所在区域进行拍摄，且在拍摄过程中确保旋钮开关操作手柄清晰可见，旋钮开关位于图像的中心位置； 其特征在于，所述位姿检测方法包括以下步骤： 步骤1，构建旋钮开关的目标检测模型； 利用所述深度相机拍摄N张旋钮开关的图像，并用labelme标注软件对采集图像进行标注，得到旋钮开关操作手柄的三个关键区域，分别记为箭头关键区域h、中心关键区域m和尾部关键区域t，其中，箭头关键区域h覆盖操作手柄指示箭头所在部分、中心关键区域m覆盖操作手柄的几何中心，尾部关键区域t覆盖操作手柄末端的边缘部分； 在标注完成的图像中选取K张组成训练集，剩余N-K张组成测试集，KN；将标注完成后得到标注文件与标注完成的图像一起用YOLOv8目标检测算法进行训练和测试，得到旋钮开关的目标检测模型，并记为模型A； 步骤2，拍摄目标图像并得到目标图像三个关键区域像素点信息； 使用深度相机对旋钮开关所在区域进行拍摄，并将得到的图像记为目标图像； 利用模型A对目标图像进行检测，具体的，模型A通过一个检测框1选出目标图像中旋钮开关操作手柄的整体区域，该检测框1在目标图像的像素坐标系下的宽度为、高度为，检测框1左上角的像素坐标为ur1,vr1；通过该检测框1得到目标图像的箭头关键区域h、中心关键区域点m和尾部关键区域t在目标图像的像素坐标系下的像素坐标，其中，箭头关键区域h的左上角和右下角的像素坐标分别为、，中心关键区域m的左上角和右下角的像素坐标分别为、，尾部关键区域t左上角和右下角的像素坐标分别为、； 步骤3，关键区域内遍历点并分类其可靠性，并进行旋钮开关当前档位的判断； 步骤3.1，利用深度相机获取深度相机平面与电气柜平面之间的直线距离，并将该距离记为操作平面深度值；随后将三个关键区域中的所有像素点按以下坐标范围逐点遍历： 箭头关键区域h：； 中心关键区域m：； 尾部关键区域t：； 其中，为三个关键区域中的任意一个像素点i的像素坐标，i为像素点的序号；在遍历的过程中记录遍历的每个像素点i的深度值和像素坐标； 步骤3.2，在完成步骤3.1中对三个关键区域中所有像素点的遍历后，计算每个像素点的深度值与操作平面深度值的深度误差，并根据给定的深度阈值进行如下判断： 若，则判断该像素点位于旋钮表面，是可靠的点； 若，则判定该像素点并非位于旋钮表面，是不可靠的点； 步骤3.3，舍弃不可靠的点，并将箭头关键区域h内得到的可靠点的集合记为集合，中心关键区域m得到的可靠点的集合记为集合，尾部关键区域t得到的可靠点的集合记为集合； 步骤3.4，根据检测框1及目标图像的三个关键区域的信息，按照给定的确认准则对旋钮开关当前档位进行判断：若旋钮开关当前档位与期望档位不同，进入步骤4；若旋钮开关当前档位与期望档位相同，结束本次操作； 步骤4，在步骤3.3中得到集合、集合和集合中，分别进行次可靠点的随机抽取，具体的，每一次分别从集合、集合和集合中各抽取一个可靠点得到三个可靠点，并组成一组待拟合数据，次抽取得到组待拟合数据； 对组待拟合数据使用最小二乘法进行多点拟合，得到旋钮开关操作手柄的方向线，同时计算得到该方向线与图像U轴正方向的夹角，并记为当前档位夹角； 步骤5，将旋钮开关期望档位的操作手柄与图像U轴正方向的夹角记为期望挡位夹角，且，其中，为当前档位夹角的最大允许旋转幅度；根据以下规则选择旋转方向： 当时，控制夹持装置，使其夹持旋钮开关操作手柄，将旋钮开关操作手柄向顺时针方向旋转以完成档位调整； 当，控制夹持装置，使其夹持旋钮开关操作手柄，将旋钮开关操作手柄向逆时针方向旋转以完成档位调整； 步骤6，在完成挡位调整后，再次使用深度相机对调整后的旋钮开关所在区域进行拍摄，并将该次拍摄得到的图像记为检验图像； 将检验图像用步骤1所述模型A进行检测，得到检验图像中旋钮开关所在位置的检测框2，该检测框2在检验图像的像素坐标系下的宽度为、高度为，检测框2左上角的像素坐标为；通过该检测框2得到检验图像的箭头关键区域h2、中心关键区域m2和尾部关键区域t2在检验图像的像素坐标系下的像素坐标； 步骤7，根据步骤6所得的检测框2和检验图像的三个关键区域的信息，按照步骤3.4所述的确认准则对旋转后的档位状态判断，并根据检验图像的检测结果，计算得到调整后的旋钮开关当前档位夹角，；然后根据预设的角度误差阈值进行如下判断： 若，则认为调整后的旋钮开关的档位状态与期望的档位状态一致，对旋钮开关的期望操作完成，否则认为旋钮开关未达到期望档位，返回步骤2。

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