线激光相机测量系统标定方法技术方案

本发明专利技术提供一种用于线激光位置标定的标定板及线激光相机测量系统标定方法，该用于线激光位置标定的标定板包括第一标定区域和第二标定区域，所述第一标定区域的高度大于第二标定区域的高度，该线激光相机测量系统标定方法包括以下步骤：S1、通过相机获取所述标定板的图像，在所述第二标定区域选取较准点，通过校准点求得相机的畸变系数、相机坐标系到世界坐标系的旋转平移矩阵及相机焦距；S2、打开激光器，激光器在所述第一标定区域和第二标定区域各投影出一条激光线，计算每条所述激光线上的任意两个点的坐标，通过所述坐标求得对应激光线的方程；S3、通过所述激光线的方程计算激光平面的方程以及激光平面与标定板平面的夹角。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及三维测量
，具体涉及一种用于线激光位置标定的标定板及线激光相机测量系统标定方法。
技术介绍
三维重建是视觉领域中非常重要的一部分，摄像机加线激光的表面三维重建就是三维重建众多方法中的一种，其结构相对双目重建复杂一点，但是其精度比较高，常用于工业产品中各种缺陷检测或高精度表面重建环境。在使用单目相机加线激光进行三维重建过程中，相机内外参数的标定(畸变系数、焦距、旋转平移矩阵等的求取)和线激光位置(光平面在相机坐标系或世界坐标系中的方程)的标定极其重要，这些参数直接影响到重建出来的效果好与否，精度高与低，线激光位置标定的方法主要分为三维标定和二维标定。在三维靶标标定中，需要制作高精度的三维靶标，立体靶标的大小需要与测量视场基本相当，存在加工难度大、费用高等缺点，未能在生产实际中广泛应用。在二维平面标定中，二维平面标定板的制作虽然简单，但其缺点在于需要两次摆放标定板，两次求取旋转平移矩阵，标定过程过于繁琐，计算量大。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种线激光相机测量系统标定方法，以解决现有夹具功能单一的问题。为解决上述技术问题，本专利技术提供一种用于线激光位置标定的标定板，包括第一标定区域和第二标定区域，所述第一标定区域的高度大于第二标定区域的高度。提供一种用于线激光位置标定的标定板，包括第一标定区域和第二标定区域，所述第一标定区域的高度大于第二标定区域的高度。提供一种采用上述标定板的线激光相机测量系统标定方法，包括以下步骤：S1、通过相机获取所述标定板的图像；S2、在所述第二标定区域选取较准点，通过校准点求得相机的畸变系数、相机坐标系到世界坐标系的旋转平移矩阵及相机焦距；S3、打开激光器，激光器在所述第一标定区域和第二标定区域各投影出一条激光线；S4、计算所述每条激光线上的任意两个点的坐标；S5、通过所述坐标求得对应激光线的方程；S6、通过所述激光线的方程计算激光平面的方程以及激光平面与标定板平面的夹角。本专利技术的有益效果为：综合了三维和二维标定的特点，提出了一种基于梯形标定板的标定方法，可用于工业现场标定，降低了标定过程和运算的复杂度，提高了速度、稳定性及实用性。附图说明此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，在这些附图中使用相同的参考标号来表示相同或相似的部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：图1示出了本申请标定板的示意图；图2示出了本申请的流程示意图；图3示出了本申请相机模型的透视投影原理图；图4示出了本申请世界坐标系到相机坐标系的旋转平移示意图；图5示出了本申请提取较准点的示意图；图6示出了本申请线激光标定时的透视原理图。具体实施方式为了使本专利技术的设计方法、技巧更加清楚明白，以下将结合附图以及实施例对本专利技术作详细的介绍。这里所描述的具体是实施方案仅用于解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。根据本申请的一个实施例，如图1所示，该用于线激光位置标定的标定板包括第一标定区域7和第二标定区域8，所述第一标定区域7的高度大于第二标定区域8的高度，其高度差为h；该用于线激光位置标定的第一标定区域7和第二标定区域8上均分布有大小相同的棋盘格,且棋盘格的边长已知。根据本申请的一个实施例，如图2所示，该线激光相机测量系统标定方法，包括以下步骤：第一步，畸变系数k的求取：将标定板放置在相机视野中,通过相机获取一张清晰的标定板图像,选取标定板上第二标定区域8内同一直线上的四点作为较准点来标定相机的畸变系数k，如图5所示，选取了对角线上的A，B，C，D四点来标定相机的畸变系数k。如图3所示的透视投影原理图，其中Owxwywzw为世界坐标系，也就是现实中的坐标系，在标定过程中，将标定板第二标定区域8的一个顶点作为世界坐标系的原点，如图5所示，xw轴和yw轴分别与棋盘格边缘重合，zw轴垂直与标定板面。Oxyz为相机坐标系，其中Oz轴为相机光轴。O′XY为图像物理坐标系，坐标系建立在CCD图像阵列上，以mm为单位，其中O′为光轴与图像的交点。O″uv为图像像素坐标系，也是建立在CCD图像阵列上的，以像素为单位，其中O″为图像左上角起始点。相机坐标系、图像物理坐标系以及图像像素坐标系的X轴和Y轴分别平行。O′在图像像素坐标系中的坐标为(u0，v0)，OO′的长度等于相机的焦距f。设一点P，其世界坐标系为P(xw，yx，zw)相机坐标系为P(x，y，z)，P点在图像上的理想投影点所对应的物理坐标应为Pu(Xu，Yu)，但由于镜头存在畸变，所以其实际点坐标应该为畸变后的一点Pd(Xd，Yd)。图像像素坐标系和图像物理坐标系存在如下关系： u = D x X + u 0 v = D y Y + v 0 - - - ( 1 ) ]]>其中，Dx和Dy分别是图像中每个像素的实际长和宽的尺寸，(u0，v0)为图像中心坐标，即光轴与图像的交点，也是图像物理坐标系的坐标原点。由于相机镜头存在一定的畸变，设畸变系数为k，可得到等式： X = X d ( 1 + kq 2 ) Y = Y本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于线激光位置标定的标定板，其特征在于，包括第一标定区域和第二标定区域，所述第一标定区域的高度大于第二标定区域的高度。

【技术特征摘要】
1.一种用于线激光位置标定的标定板，其特征在于，包括第一标定区域和第二标定区域，所述第一标定区域的高度大于第二标定区域的高度。2.根据权利要求1所述的用于线激光位置标定的标定板，其特征在于，所述第一标定区域和第二标定区域上均分布有大小相同的棋盘格。3.一种线激光相机测量系统标定方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、通过相机获取所述标定板的图像；S2、在所述第二标定区域选取较准点，通过校准点求得相机的畸变系数、相机坐标系到世界坐标系的旋转平移矩阵及相机焦距；S3、打开激光器，激光器在所述第一标定区域和第二标定区域各投影出一条激光线；S4、计算所述每条激光线上的任意两个点的坐标；S5、通过所述坐标求得对应激光线的方程；S6、通过所述激光线的方程计算激光平面的方程以及激光平面与标定板平面的夹角。4.根据权利要求3所述的线激光相机测量系统标定方法，其特征在于，计算所述畸变系数的公式为： X = X d ...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘桂华，张华，游斌相，龙惠民，
申请(专利权)人：西南科技大学，
类型：发明
国别省市：四川;51