線激光相機測量系統標定方法技術方案

本發明專利技術提供一種用于線激光位置標定的標定板及線激光相機測量系統標定方法，該用于線激光位置標定的標定板包括第一標定區域和第二標定區域，所述第一標定區域的高度大于第二標定區域的高度，該線激光相機測量系統標定方法包括以下步驟：S1、通過相機獲取所述標定板的圖像，在所述第二標定區域選取較準點，通過校準點求得相機的畸變系數、相機坐標系到世界坐標系的旋轉平移矩陣及相機焦距；S2、打開激光器，激光器在所述第一標定區域和第二標定區域各投影出一條激光線，計算每條所述激光線上的任意兩個點的坐標，通過所述坐標求得對應激光線的方程；S3、通過所述激光線的方程計算激光平面的方程以及激光平面與標定板平面的夾角。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及三維測量
，具體涉及一種用于線激光位置標定的標定板及線激光相機測量系統標定方法。
技術介紹
三維重建是視覺領域中非常重要的一部分，攝像機加線激光的表面三維重建就是三維重建眾多方法中的一種，其結構相對雙目重建復雜一點，但是其精度比較高，常用于工業產品中各種缺陷檢測或高精度表面重建環境。在使用單目相機加線激光進行三維重建過程中，相機內外參數的標定(畸變系數、焦距、旋轉平移矩陣等的求取)和線激光位置(光平面在相機坐標系或世界坐標系中的方程)的標定極其重要，這些參數直接影響到重建出來的效果好與否，精度高與低，線激光位置標定的方法主要分為三維標定和二維標定。在三維靶標標定中，需要制作高精度的三維靶標，立體靶標的大小需要與測量視場基本相當，存在加工難度大、費用高等缺點，未能在生產實際中廣泛應用。在二維平面標定中，二維平面標定板的制作雖然簡單，但其缺點在于需要兩次擺放標定板，兩次求取旋轉平移矩陣，標定過程過于繁瑣，計算量大。
技術實現思路
本專利技術的目的是提供一種線激光相機測量系統標定方法，以解決現有夾具功能單一的問題。為解決上述技術問題，本專利技術提供一種用于線激光位置標定的標定板，包括第一標定區域和第二標定區域，所述第一標定區域的高度大于第二標定區域的高度。提供一種用于線激光位置標定的標定板，包括第一標定區域和第二標定區域，所述第一標定區域的高度大于第二標定區域的高度。提供一種采用上述標定板的線激光相機測量系統標定方法，包括以下步驟：S1、通過相機獲取所述標定板的圖像；S2、在所述第二標定區域選取較準點，通過校準點求得相機的畸變系數、相機坐標系到世界坐標系的旋轉平移矩陣及相機焦距；S3、打開激光器，激光器在所述第一標定區域和第二標定區域各投影出一條激光線；S4、計算所述每條激光線上的任意兩個點的坐標；S5、通過所述坐標求得對應激光線的方程；S6、通過所述激光線的方程計算激光平面的方程以及激光平面與標定板平面的夾角。本專利技術的有益效果為：綜合了三維和二維標定的特點，提出了一種基于梯形標定板的標定方法，可用于工業現場標定，降低了標定過程和運算的復雜度，提高了速度、穩定性及實用性。附圖說明此處所說明的附圖用來提供對本申請的進一步理解，構成本申請的一部分，在這些附圖中使用相同的參考標號來表示相同或相似的部分，本申請的示意性實施例及其說明用于解釋本申請，并不構成對本申請的不當限定。在附圖中：圖1示出了本申請標定板的示意圖；圖2示出了本申請的流程示意圖；圖3示出了本申請相機模型的透視投影原理圖；圖4示出了本申請世界坐標系到相機坐標系的旋轉平移示意圖；圖5示出了本申請提取較準點的示意圖；圖6示出了本申請線激光標定時的透視原理圖。具體實施方式為了使本專利技術的設計方法、技巧更加清楚明白，以下將結合附圖以及實施例對本專利技術作詳細的介紹。這里所描述的具體是實施方案僅用于解釋本專利技術，并不用于限定本專利技術。根據本申請的一個實施例，如圖1所示，該用于線激光位置標定的標定板包括第一標定區域7和第二標定區域8，所述第一標定區域7的高度大于第二標定區域8的高度，其高度差為h；該用于線激光位置標定的第一標定區域7和第二標定區域8上均分布有大小相同的棋盤格,且棋盤格的邊長已知。根據本申請的一個實施例，如圖2所示，該線激光相機測量系統標定方法，包括以下步驟：第一步，畸變系數k的求取：將標定板放置在相機視野中,通過相機獲取一張清晰的標定板圖像,選取標定板上第二標定區域8內同一直線上的四點作為較準點來標定相機的畸變系數k，如圖5所示，選取了對角線上的A，B，C，D四點來標定相機的畸變系數k。如圖3所示的透視投影原理圖，其中Owxwywzw為世界坐標系，也就是現實中的坐標系，在標定過程中，將標定板第二標定區域8的一個頂點作為世界坐標系的原點，如圖5所示，xw軸和yw軸分別與棋盤格邊緣重合，zw軸垂直與標定板面。Oxyz為相機坐標系，其中Oz軸為相機光軸。O′XY為圖像物理坐標系，坐標系建立在CCD圖像陣列上，以mm為單位，其中O′為光軸與圖像的交點。O″uv為圖像像素坐標系，也是建立在CCD圖像陣列上的，以像素為單位，其中O″為圖像左上角起始點。相機坐標系、圖像物理坐標系以及圖像像素坐標系的X軸和Y軸分別平行。O′在圖像像素坐標系中的坐標為(u0，v0)，OO′的長度等于相機的焦距f。設一點P，其世界坐標系為P(xw，yx，zw)相機坐標系為P(x，y，z)，P點在圖像上的理想投影點所對應的物理坐標應為Pu(Xu，Yu)，但由于鏡頭存在畸變，所以其實際點坐標應該為畸變后的一點Pd(Xd，Yd)。圖像像素坐標系和圖像物理坐標系存在如下關系： u = D x X + u 0 v = D y Y + v 0 - - - ( 1 ) ]]>其中，Dx和Dy分別是圖像中每個像素的實際長和寬的尺寸，(u0，v0)為圖像中心坐標，即光軸與圖像的交點，也是圖像物理坐標系的坐標原點。由于相機鏡頭存在一定的畸變，設畸變系數為k，可得到等式： X = X d ( 1 + kq 2 ) Y = Y本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種用于線激光位置標定的標定板，其特征在于，包括第一標定區域和第二標定區域，所述第一標定區域的高度大于第二標定區域的高度。

【技術特征摘要】
1.一種用于線激光位置標定的標定板，其特征在于，包括第一標定區域和第二標定區域，所述第一標定區域的高度大于第二標定區域的高度。2.根據權利要求1所述的用于線激光位置標定的標定板，其特征在于，所述第一標定區域和第二標定區域上均分布有大小相同的棋盤格。3.一種線激光相機測量系統標定方法，其特征在于，包括以下步驟：S1、通過相機獲取所述標定板的圖像；S2、在所述第二標定區域選取較準點，通過校準點求得相機的畸變系數、相機坐標系到世界坐標系的旋轉平移矩陣及相機焦距；S3、打開激光器，激光器在所述第一標定區域和第二標定區域各投影出一條激光線；S4、計算所述每條激光線上的任意兩個點的坐標；S5、通過所述坐標求得對應激光線的方程；S6、通過所述激光線的方程計算激光平面的方程以及激光平面與標定板平面的夾角。4.根據權利要求3所述的線激光相機測量系統標定方法，其特征在于，計算所述畸變系數的公式為： X = X d ...

【專利技術屬性】
技術研發人員：劉桂華，張華，游斌相，龍惠民，
申請(專利權)人：西南科技大學，
類型：發明
國別省市：四川;51