本申请公开了一种线结构光标定方法，包括：对倾斜相机中的内部参数进行标定；通过线结构光激光器向预设标靶同一侧上的具有高度落差的第一平面和第二平面投射线结构光，并控制在第一平面和第二平面上所形成的光条纹均位于平面的中间位置，然后进行图像采集以得到相应的光条纹图像；确定光条纹图像特征点在光条纹图像上的坐标值以及基于倾斜相机中的内部参数从标靶中确定与光条纹图像特征点对应的标靶特征点的坐标值；基于第一平面和第二平面之间的高度差构建光平面参数的约束方程，并基于光条纹图像特征点的坐标值、标靶特征点的坐标值以及约束方程，对光平面参数进行求解，以得到相应的光平面参数。本发明专利技术操作简单、计算简单且提高标定精确度。算简单且提高标定精确度。算简单且提高标定精确度。
【技术实现步骤摘要】
一种线结构光标定方法、装置、设备、存储介质
[0001]本专利技术涉及视觉测量
，特别涉及一种线结构光标定方法、装置、设备、存储介质。
技术介绍
[0002]近年来，线结构光三维扫描技术作为一种主动式无接触的扫描技术凭借其测量范围较大、测量速度快、测量精度高等优点，在三维重建、产品检测等领域有着广泛的应用。
[0003]线结构光视觉传感器标定过程都包括摄像机内部参数标定和光平面标定两个方面。关于摄像机标定的文献很多，因此重点讨论光平面标定过程。光平面标定常见的方法有拉丝法、锯齿标定法、基于交比不变法和基于平面靶标的标定方法等。拉丝法通过测量多个在细丝上的光点的三维坐标，然后再通过拟合获得光平面参数，但拉丝法需要用其他仪器测出亮点在空间中的坐标值，操作复杂且精度不高。锯齿标定法通过单锯齿的齿宽和齿高标定轮廓面的x方向和z方向的值，标定时通过获取锯齿斜边80％的数据来获得锯齿的斜边，然后通过斜边的数据拟合直线来获得两条斜线的交点，但锯齿标定法中锯齿靶的加工复杂，通过斜边拟合直线获得交点的方法误差较大。基于交比不变法的原理是通过至少三个已知坐标的共线特征点生成标定结构光参数所需的标定点坐标，基于交比不变法获得的标定点数量少导致准确性变低。基于平面靶标的方法大多是先根据平面靶标上的特征点确定平面靶标方程，然后确定靶标上的光条纹方程，多次移动靶标，获得相机坐标系下多条位于同一光平面上的直线方程后拟合光平面，但基于平面标靶的方法需要多次标定不同位姿的标靶平面，计算复杂且容易传递误差。
[0004]综上可见，如何实现光平面标定过程操作简单、计算简单以及标靶制作简单，减少标定误差并提高标定精度是本领域有待解决的问题。
技术实现思路
[0005]有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种线结构光标定方法、装置、设备和存储介质，实现光平面标定过程操作简单、计算简单以及标靶制作简单，减少标定误差并提高标定精度。其具体方案如下：
[0006]第一方面，本申请公开了一种线结构光标定方法，包括：
[0007]对倾斜相机中的内部参数进行标定，并建立相机坐标系与像素坐标系之间的转换矩阵；
[0008]通过线结构光激光器向预设标靶同一侧上的具有高度落差的第一平面和第二平面投射线结构光，并控制在所述第一平面和所述第二平面上所形成的光条纹均位于平面的中间位置，然后进行图像采集以得到相应的光条纹图像；
[0009]确定光条纹图像特征点在所述光条纹图像中的坐标值以及基于所述倾斜相机中的所述内部参数从标靶中确定与所述光条纹图像特征点对应的标靶特征点的坐标值；
[0010]基于所述第一平面和所述第二平面之间的高度差构建光平面参数的约束方程，并
基于所述光条纹图像特征点的坐标值、所述标靶特征点的坐标值以及所述约束方程，对所述光平面参数进行求解，以得到相应的光平面参数。
[0011]可选的，所述通过线结构光激光器向预设标靶同一侧上的具有高度落差的第一平面和第二平面投射线结构光，并控制在所述第一平面和所述第二平面上所形成的光条纹均位于平面的中间位置，包括：
[0012]通过线结构光激光器向预设凹型标靶和/或预设凸型标靶同一侧上的具有高度落差的第一平面和第二平面投射线结构光，并控制在所述第一平面和所述第二平面上所形成的光条纹均位于平面的中间位置。
[0013]可选的，所述进行图像采集以得到相应的光条纹图像，包括：
[0014]调整所述预设凹型标靶和/或预设凸型标靶的位姿，并对不同位姿下的所述预设凹型标靶和/或预设凸型标靶进行图像采集，以得到相应不同位姿下的光条纹图像。
[0015]可选的，所述确定光条纹图像特征点在所述光条纹图像中的坐标值之前，还包括：
[0016]对所述光条纹图像进行图像去噪处理，以得到去噪光条纹图像。
[0017]可选的，所述确定光条纹图像特征点在所述光条纹图像中的坐标值，包括：
[0018]提取所述光条纹图像位于所述第一平面的亚像素级光条纹中心，并将所述第一平面的亚像素级光条纹中心上的各图像坐标值取平均，得到与所述第一平面上的光条纹图像特征点对应的坐标值；其中，所述预设标靶中包括两个所述第一平面和一个所述第二平面；
[0019]提取所述光条纹图像位于所述第二平面的亚像素级光条纹中心，将位于所述第二平面的亚像素级光条纹中心分成等长的两段光条纹中心，并分别将每段所述光条纹中心的各图像坐标值取平均，以得到分别与每段所述光条纹中心上的光条纹图像特征点对应的坐标值。
[0020]可选的，所述对所述光平面方程进行求解之前，还包括：
[0021]基于倾斜相机中标定的内部参数与倾斜相机成像模型确定所述图像特征点与对应的所述标靶特征点之间的映射方程；
[0022]基于所述光条纹图像特征点对应的所述标靶特征点位于光平面的特点，构建所述光平面方程；
[0023]基于所述第二平面上的光条纹图像特征点与目标线段之间的距离与所述高度差相一致的特点，构建所述光平面参数的约束方程；所述目标线段为第一个所述第一平面上的光条纹图像特征点与第二个所述第一平面上的光条纹图像特征点之间的连线。
[0024]可选的，所述对所述光平面方程进行求解，以得到相应的光平面标定参数，包括：
[0025]基于所述映射方程、所述光平面方程以及所述约束方程构建关于所述光平面参数的目标函数；
[0026]利用非线性优化方法对所述目标函数进行求解，以得到所述光平面参数在最大似然准则下的最优解。
[0027]第二方面，本申请公开了一种线结构光标定装置，包括：
[0028]参数标定模块，用于对倾斜相机中的内部参数进行标定，并建立相机坐标系与像素坐标系之间的转换矩阵；
[0029]图像采集模块，用于通过线结构光激光器向预设标靶同一侧上的具有高度落差的第一平面和第二平面投射线结构光，并控制在所述第一平面和所述第二平面上所形成的光
条纹均位于平面的中间位置，然后进行图像采集以得到相应的光条纹图像；
[0030]坐标确定模块，用于确定光条纹图像特征点在所述光条纹图像中的坐标值以及基于所述倾斜相机中的所述内部参数从标靶中确定与所述光条纹图像特征点对应的标靶特征点的坐标值；
[0031]方程求解模块，用于基于所述第一平面和所述第二平面之间的高度差构建光平面参数的约束方程，并基于所述光条纹图像特征点的坐标值、所述标靶特征点的坐标值以及所述约束方程，对所述光平面参数进行求解，以得到相应的光平面参数。
[0032]第三方面，本申请公开了一种电子设备，包括：
[0033]存储器，用于存储计算机程序；
[0034]处理器，用于执行所述计算机程序，以实现前述公开的线结构光标定方法的步骤。
[0035]第四方面，本申请公开了一种计算机可读存储介质，用于存储计算机程序；其中，所述计算机程序被处理器执行时实现前述公开的线结构光标定方法的步骤。
[0036]可见，本申请首先对倾斜相机中的内部参本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种线结构光标定方法，其特征在于，包括：对倾斜相机中的内部参数进行标定，并建立相机坐标系与像素坐标系之间的转换矩阵；通过线结构光激光器向预设标靶同一侧上的具有高度落差的第一平面和第二平面投射线结构光，并控制在所述第一平面和所述第二平面上所形成的光条纹均位于平面的中间位置，然后进行图像采集以得到相应的光条纹图像；确定光条纹图像特征点在所述光条纹图像中的坐标值以及基于所述倾斜相机中的所述内部参数从标靶中确定与所述光条纹图像特征点对应的标靶特征点的坐标值；基于所述第一平面和所述第二平面之间的高度差构建光平面参数的约束方程，并基于所述光条纹图像特征点的坐标值、所述标靶特征点的坐标值以及所述约束方程，对所述光平面参数进行求解，以得到相应的光平面参数。2.根据权利要求1所述的线结构光标定方法，其特征在于，所述通过线结构光激光器向预设标靶同一侧上的具有高度落差的第一平面和第二平面投射线结构光，并控制在所述第一平面和所述第二平面上所形成的光条纹均位于平面的中间位置，包括：通过线结构光激光器向预设凹型标靶和/或预设凸型标靶同一侧上的具有高度落差的第一平面和第二平面投射线结构光，并控制在所述第一平面和所述第二平面上所形成的光条纹均位于平面的中间位置。3.根据权利要求1所述的线结构光标定方法，其特征在于，所述进行图像采集以得到相应的光条纹图像，包括：调整所述预设凹型标靶和/或预设凸型标靶的位姿，并对不同位姿下的所述预设凹型标靶和/或预设凸型标靶进行图像采集，以得到相应不同位姿下的光条纹图像。4.根据权利要求1所述的线结构光标定方法，其特征在于，所述确定光条纹图像特征点在所述光条纹图像中的坐标值之前，还包括：对所述光条纹图像进行图像去噪处理，以得到去噪光条纹图像。5.根据权利要求2所述的线结构光标定方法，其特征在于，所述确定光条纹图像特征点在所述光条纹图像中的坐标值，包括：提取所述光条纹图像位于所述第一平面的亚像素级光条纹中心，并将所述第一平面的亚像素级光条纹中心上的各图像坐标值取平均，得到与所述第一平面上的光条纹图像特征点对应的坐标值；其中，所述预设标靶中包括两个所述第一平面和一个所述第二平面；提取所述光条纹图像位于所述第二平面的亚像素级光条纹中心，将位于所述第二平面的亚像素级光条纹中心分成等长的两段光条纹中心，并分别将...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘飞香，秦念稳，陈凤，肖正航，邓泽，
申请(专利权)人：中国铁建重工集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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