线结构光视觉测量标定方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及了一种线结构光视觉测量标定方法及系统，该线结构光视觉测量标定方法在初始标定时，进行以下步骤：通过调整横激光器和纵激光器的相对位置，使其两者的位置满足第一位置条件；将量块作为标定靶物，并通过调整所述量块在标靶平面上的位置使其满足第二位置条件；步骤S30.获取所述摄像头所采集的图像画面，并对所采集的图像画面进行分析，以获取基准像素宽度值/基准像素长度值。实施本发明专利技术的技术方案，标定靶物为量块，特点为精度极高，同时易于获取，在工业场景中容易推广和使用；而且，方法简单，只需移动量块即可。

【技术实现步骤摘要】
线结构光视觉测量标定方法及系统
本专利技术涉及仪控领域，尤其涉及一种线结构光视觉测量标定方法及系统。
技术介绍
线结构光视觉测量方法越来越多地被应用于工业领域，其具有非接触测量、显示直观、准确度高，稳定性好，抗干扰能力强等优点。目前，一般工业领域已经实现mm级的精度测量，但如果想实现更高精度测量，例如，精度≤0.05mm，现有的标定技术限制了测量的准确性，因此，相机标定和激光平面标定的准确性成为测量精度保证的关键，所以若想实现更高精度的测量，需要提高原有相机标定和激光平面标定的准确性。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题在于，针对现有技术存在的上述缺陷，提供一种线结构光视觉测量标定方法及系统。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种线结构光视觉测量标定方法，在初始标定时，进行以下步骤：步骤S10.通过调整横激光器和纵激光器的相对位置，使其两者的位置满足第一位置条件，所述第一位置条件包括：横激光平面与纵激光平面相互垂直；所述横激光平面在图像坐标系中的位置平行于图像坐标系的横轴；所述纵激光平面在图像坐标系中的位置平行于所述图像坐标系的纵轴；其中，所述横激光平面由所述横激光器射出的线结构激光线形成，所述纵激光平面由所述纵激光器射出的线结构激光线形成，所述图像坐标系为摄像机所拍摄的图像所对应的二维坐标系；步骤S20.将量块作为标定靶物，并通过调整所述量块在标靶平面上的位置使其满足第二位置条件，所述第二位置条件为：所述量块在所述图像坐标系中相邻的两条边分别平行于所述图像坐标系的横轴和纵轴，且其中一条边穿过所述横激光平面/所述纵激光平面在图像坐标系中的位置；步骤S30.获取所述摄像头所采集的图像画面，并对所采集的图像画面进行分析，以获取基准像素宽度值/基准像素长度值。优选地，所述步骤S10还包括：通过调整横激光器和纵激光器的相对位置，使其两者的位置还满足：横基准线在所述图像坐标系的纵轴的中间位置；纵基准线在所述图像坐标系的横轴的中间位置，其中，所述横基准线为所述横激光平面在图像坐标系中的位置，所述纵基准线为纵激光平面在图像坐标系中的位置。优选地，所述步骤S30包括：步骤S31.获取所述摄像头所采集的图像画面；步骤S32.在所述图像画面中确定所述横激光器/所述纵激光器射出的线结构激光线在所述量块上的两个断点的像素位置；步骤S33.根据以下公式计算基准像素宽度值/基准像素长度值：wx＝Tx/|x2-x1|；wy＝Ty/|y2-y1|；其中，wx为基准像素宽度值；wy为基准像素长度值；Tx为量块与所述横轴平行的一条边的长度；Ty为量块与所述纵轴平行的一条边的长度；x2、x1分别为所述图像画面中所述横激光器射出的激光线在所述量块上的两个断点的像素横坐标位置；y2、y1分别为所述图像画面中所述纵激光器射出的激光线在所述量块上的两个断点的像素纵坐标位置。优选地，根据以下步骤对所述基准像素宽度值/基准像素长度值进行修正：步骤S40.通过多次调整横激光器和纵激光器的相对位置，以使两者的位置在每次调整后均满足所述第一位置条件，且每次调整后所述横激光平面/纵激光平面在图像坐标系中的位置与所述横基准线/纵基准线偏移不同的值；而且，在每次调整后，还通过调整所述量块在标靶平面上的位置使其满足第二位置条件；步骤S50.在每次调整横激光器和纵激光器的相对位置后，获取所述横激光平面/纵激光平面在图像坐标系中的位置与所述横基准线/纵基准线的偏移值；而且，在每次调整所述量块的位置后，控制所述摄像头对每个偏移值下的图像画面进行视觉采集，并对所述图像画面进行分析，以获取每个偏移值所对应的实际像素宽度值/实际像素长度值；步骤S60.将所述多个偏移值及每个偏移值所对应的实际像素宽度值/实际像素长度值分别代入预先建立的宽度修正函数/长度修正函数，以获取所述宽度修正函数/长度修正函数的各参数值；步骤S70.在实际测量时，获取当前横激光平面/纵激光平面在图像坐标系中的位置与所述横基准线/纵基准线的当前偏移值，并根据所述当前偏移值及所述宽度修正函数/长度修正函数计算当前像素宽度值/当前像素长度值。优选地，预先建立的宽度修正函数/长度修正函数为二次函数，而且，所述横激光器和所述纵激光器两者位置的调整次数为三次。本专利技术还构造一种线结构光视觉测量标定系统，包括横激光器、纵激光器、摄像机和量块，还包括：第一调整模块，用于在初始标定时，通过调整横激光器和纵激光器的相对位置，使其两者的位置满足第一位置条件，所述第一位置条件包括：横激光平面与纵激光平面相互垂直；所述横激光平面在图像坐标系中的位置平行于图像坐标系的横轴；所述纵激光平面在图像坐标系中的位置平行于所述图像坐标系的纵轴；其中，所述横激光平面由所述横激光器射出的线结构激光线形成，所述纵激光平面由所述纵激光器射出的线结构激光线形成，所述图像坐标系为摄像机所拍摄的图像所对应的二维坐标系；第二调整模块，用于将量块作为标定靶物，并通过调整所述量块在标靶平面上的位置使其满足第二位置条件，所述第二位置条件为：所述量块在所述图像坐标系中相邻的两条边分别平行于所述图像坐标系的横轴和纵轴，且其中一条边穿过所述横激光平面/所述纵激光平面在图像坐标系中的位置；分析模块，用于获取所述摄像头所采集的图像画面，并对所采集的图像画面进行分析，以获取基准像素宽度值/基准像素长度值。优选地，所述第一调整模块，用于通过调整横激光器和纵激光器的相对位置，使其两者的位置还满足：横基准线在所述图像坐标系的纵轴的中间位置；纵基准线在所述图像坐标系的横轴的中间位置，其中，所述横基准线为所述横激光平面在图像坐标系中的位置，所述纵基准线为纵激光平面在图像坐标系中的位置。优选地，所述分析模块，包括：图像获取单元，用于获取所述摄像头所采集的图像画面；断点确定单元，用于在所述图像画面中确定所述横激光器/所述纵激光器射出的线结构激光线在所述量块上的两个断点的像素位置；计算单元，用于根据以下公式计算基准像素宽度值/基准像素长度值：wx＝Tx/|x2-x1|；wy＝Ty/|y2-y1|；其中，wx为基准像素宽度值；wy为基准像素长度值；Tx为量块与所述横轴平行的一条边的长度；Ty为量块与所述纵轴平行的一条边的长度；x2、x1分别为所述图像画面中所述横激光器射出的激光线在所述量块上的两个断点的像素横坐标位置；y2、y1分别为所述图像画面中所述纵激光器射出的激光线在所述量块上的两个断点的像素纵坐标位置。优选地，还包括：第三调整模块，用于在对所述基准像素宽度值/基准像素长度值进行修正时，通过多次调整横激光器和纵激光器的相对位置，以使两者的位置在每次调整后均满足所述第一位置条件，且每次调整后所述横激光平面/纵激光平面在图像坐标系中的位置与所述横基准线/纵基准线偏移不同的值；而且，在每次调整后，还通过调整所述量块在标靶平面上的位置使其满足第二位置条件；<本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种线结构光视觉测量标定方法，其特征在于，在初始标定时，进行以下步骤：/n步骤S10.通过调整横激光器和纵激光器的相对位置，使其两者的位置满足第一位置条件，所述第一位置条件包括：横激光平面与纵激光平面相互垂直；所述横激光平面在图像坐标系中的位置平行于图像坐标系的横轴；所述纵激光平面在图像坐标系中的位置平行于所述图像坐标系的纵轴；其中，所述横激光平面由所述横激光器射出的线结构激光线形成，所述纵激光平面由所述纵激光器射出的线结构激光线形成，所述图像坐标系为摄像机所拍摄的图像所对应的二维坐标系；/n步骤S20.将量块作为标定靶物，并通过调整所述量块在标靶平面上的位置使其满足第二位置条件，所述第二位置条件为：所述量块在所述图像坐标系中相邻的两条边分别平行于所述图像坐标系的横轴和纵轴，且其中一条边穿过所述横激光平面/所述纵激光平面在图像坐标系中的位置；/n步骤S30.获取所述摄像头所采集的图像画面，并对所采集的图像画面进行分析，以获取基准像素宽度值/基准像素长度值。/n

【技术特征摘要】
1.一种线结构光视觉测量标定方法，其特征在于，在初始标定时，进行以下步骤：
步骤S10.通过调整横激光器和纵激光器的相对位置，使其两者的位置满足第一位置条件，所述第一位置条件包括：横激光平面与纵激光平面相互垂直；所述横激光平面在图像坐标系中的位置平行于图像坐标系的横轴；所述纵激光平面在图像坐标系中的位置平行于所述图像坐标系的纵轴；其中，所述横激光平面由所述横激光器射出的线结构激光线形成，所述纵激光平面由所述纵激光器射出的线结构激光线形成，所述图像坐标系为摄像机所拍摄的图像所对应的二维坐标系；
步骤S20.将量块作为标定靶物，并通过调整所述量块在标靶平面上的位置使其满足第二位置条件，所述第二位置条件为：所述量块在所述图像坐标系中相邻的两条边分别平行于所述图像坐标系的横轴和纵轴，且其中一条边穿过所述横激光平面/所述纵激光平面在图像坐标系中的位置；
步骤S30.获取所述摄像头所采集的图像画面，并对所采集的图像画面进行分析，以获取基准像素宽度值/基准像素长度值。


2.根据权利要求1所述的线结构光视觉测量标定方法，其特征在于，所述步骤S10还包括：
通过调整横激光器和纵激光器的相对位置，使其两者的位置还满足：横基准线在所述图像坐标系的纵轴的中间位置；纵基准线在所述图像坐标系的横轴的中间位置，其中，所述横基准线为所述横激光平面在图像坐标系中的位置，所述纵基准线为纵激光平面在图像坐标系中的位置。


3.根据权利要求1所述的线结构光视觉测量标定方法，其特征在于，所述步骤S30包括：
步骤S31.获取所述摄像头所采集的图像画面；
步骤S32.在所述图像画面中确定所述横激光器/所述纵激光器射出的线结构激光线在所述量块上的两个断点的像素位置；
步骤S33.根据以下公式计算基准像素宽度值/基准像素长度值：
wx＝Tx/|x2-x1|；
wy＝Ty/|y2-y1|；
其中，wx为基准像素宽度值；wy为基准像素长度值；Tx为量块与所述横轴平行的一条边的长度；Ty为量块与所述纵轴平行的一条边的长度；x2、x1分别为所述图像画面中所述横激光器射出的激光线在所述量块上的两个断点的像素横坐标位置；y2、y1分别为所述图像画面中所述纵激光器射出的激光线在所述量块上的两个断点的像素纵坐标位置。


4.根据权利要求2或3所述的线结构光视觉测量标定方法，其特征在于，根据以下步骤对所述基准像素宽度值/基准像素长度值进行修正：
步骤S40.通过多次调整横激光器和纵激光器的相对位置，以使两者的位置在每次调整后均满足所述第一位置条件，且每次调整后所述横激光平面/纵激光平面在图像坐标系中的位置与所述横基准线/纵基准线偏移不同的值；而且，在每次调整后，还通过调整所述量块在标靶平面上的位置使其满足第二位置条件；
步骤S50.在每次调整横激光器和纵激光器的相对位置后，获取所述横激光平面/纵激光平面在图像坐标系中的位置与所述横基准线/纵基准线的偏移值；而且，在每次调整所述量块的位置后，控制所述摄像头对每个偏移值下的图像画面进行视觉采集，并对所述图像画面进行分析，以获取每个偏移值所对应的实际像素宽度值/实际像素长度值；
步骤S60.将所述多个偏移值及每个偏移值所对应的实际像素宽度值/实际像素长度值分别代入预先建立的宽度修正函数/长度修正函数，以获取所述宽度修正函数/长度修正函数的各参数值；
步骤S70.在实际测量时，获取当前横激光平面/纵激光平面在图像坐标系中的位置与所述横基准线/纵基准线的当前偏移值，并根据所述当前偏移值及所述宽度修正函数/长度修正函数计算当前像素宽度值/当前像素长度值。


5.根据权利要求4所述的线结构光视觉测量标定方法，其特征在于，预先建立的宽度修正函数/长度修正函数为二次函数，而且，所述横激光器和所述纵激光器两者位置的调整次数为三次。


6.一种线结构光视觉测量标定系...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈永伟，索凌平，邱河文，邹克峰，何思源，周小维，胥籽任，
申请(专利权)人：中广核核电运营有限公司，中国广核集团有限公司，中国广核电力股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44