一种多线激光相机平行扫描拼接的标定方法技术

本发明专利技术公开的一种多线激光相机平行扫描拼接的标定方法，包括:S1，获取N个相机安装位置以及N个标定块的固定位置，通过其中一个相机扫描标定块数据，并得到标定块点云；S2，根据标定块点云对标定块进行角点提取，并生成单个标定块的角点坐标；S3，通过坐标变换将多标定块整合为同一坐标系下的大标定块；S4，通过多相机同步扫描的方式计算不同相机扫描数据转换至大标定块坐标系下的变换关系，从而完成多相机平行扫描拼接的标定；使用多个小标定块组合拼接的方式，可根据不同待测产品调节标定块位置，适用多种测量范围，应用场景灵活，使用立体标定块，标定精度高。标定精度高。标定精度高。

【技术实现步骤摘要】
一种多线激光相机平行扫描拼接的标定方法


[0001]本专利技术涉及3D线激光相机测量
，更具体的，涉及一种多线激光相机平行扫描拼接的标定方法。

技术介绍

[0002]3D线激光相机是一种快速发展的非接触式测量装置，具有灵活性好、速度快、精度高以及智能化等优点，在逆向工程和复杂曲面零部件等测量领域有着广泛应用。
[0003]单个线激光受检测范围与检测精度限制，使用场景与使用类型较为单一，无法满足多样化的使用需求，此时，需要用多个线激光相机联合使用。多个线激光相机存在扫描数据不在一个坐标系的问题，难以进行统一处理和尺寸计算，需要对多个线激光进行拼接标定，使扫描数据转换至同一坐标系。标定的精度决定后续的测量精度，因此，需要一种用于多个线激光高精度标定拼接的方法，以解决现有技术中存在的这一问题。

技术实现思路

[0004]为了解决上述至少一个技术问题，本专利技术提出了一种多线激光相机平行扫描拼接的标定方法。
[0005]本专利技术第一方面提供了一种多线激光相机平行扫描拼接的标定方法，包括如下步骤：
[0006]S 1，获取N个相机安装位置以及N个标定块的固定位置，通过其中一个相机扫描标定块数据，并得到标定块点云；
[0007]S2，根据标定块点云对标定块进行角点提取，并生成单个标定块的角点坐标；
[0008]S3，通过坐标变换将多标定块整合为同一坐标系下的大标定块；
[0009]S4，通过多相机同步扫描的方式计算不同相机扫描数据转换至大标定块坐标系下的变换关系，从而完成多相机平行扫描拼接的标定。
[0010]本专利技术一个较佳实施例中，所述获取N个相机安装位置，具体为：
[0011]根据待测产品，调整相机，保证待测产品的待测位置可被对应位置的相机捕捉；N个线激光相机记为Cam1,Cam2，
…
Cam
i
，
…
Cam
N
；N个标定块记为b1,b2，
…
b
i
，
…
b
N
，其中2≤i≤N；
[0012]坐标系分为：相机Cam
i
扫描的原始点云所在坐标系为系统坐标系，记为S
i
；系统坐标系经过校正后的坐标系为相机坐标系，记为C
i
；标定块b
i
的角点的实际坐标所在的坐标系为局部标定块坐标系，记为B
i
。
[0013]本专利技术一个较佳实施例中，所述获取N个标定块的固定位置方法如下：
[0014]将N个标定块整合为一个完整大标定块，此坐标系为世界坐标系，记为W，根据每个相机的扫描范围，将标定块b1,b2，
…
b
i
，
…
b
N
，固定在一个平整平面上，并得到标定块的固定位置坐标。
[0015]本专利技术一个较佳实施例中，所述根据标定块点云对标定块进行角点提取，并生成
单个标定块的角点坐标，具体为：
[0016]将位置固定后的标定块放置在相机Cam1扫描范围内，使每个标定块(b1,b2，
…
b
i
，
…
b
N
)的竖向棱台在相机Cam1的视野范围内，获取在系统坐标系S1下的点云坐标
[0017]对标定块点云进行角点提取，得到标定块b
i
的竖向棱台在S1下的角点坐标；
[0018]通过聚类分别获取每个小棱台对应的顶面、底面以及4个侧面的点云坐标，拟合得到对应的平面方程，通过解方程计算得到竖向棱台的角点坐标。
[0019]本专利技术一个较佳实施例中，所述通过坐标变换将多标定块整合为同一坐标系下的大标定块，具体为：
[0020](1)计算从S1到B1的仿射变换；
[0021](2)计算从S1到C1之间的仿射变换；
[0022](3)计算从C1到B1下的刚性变换；
[0023](4)计算从B
i
到C1下的刚性变换；
[0024](5)根据(3)与(4)，得到从B
i
到B1的刚性变换；
[0025](6)将标定块b
i
在B
i
下每个棱台对应的角点坐标转换至世界坐标系W(B1)下，从而得到将N个标定块合成一个大标定块，并得到每个标定块在世界坐标系W中的坐标。
[0026]本专利技术一个较佳实施例中，所述通过多相机同步扫描的方式计算不同相机扫描数据转换至大标定块坐标系下的变换关系，从而完成多相机平行扫描拼接的标定，具体为：
[0027]旋转整合后的标定块平面为横向，使标定块b
i
的横向棱台分别在相机Cam
i
的视野范围内，N个相机同时采集，获取N个标定块在S
i
下对应点云，计算系统S
i
坐标系到世界坐标系W的仿射变换，完成多相机平行扫描拼接的标定。
[0028]本专利技术一个较佳实施例中，根据标定块的固定位置生成标定块位置限定条件，标定块位置限定条件为3个，3个限定条件分别为：
[0029]单相机竖向扫描时，标定块b1,b2，
…
b
i
，
…
b
N
的竖向棱台在相机Cam1的视野范围内；
[0030]多相机同步横向扫描时，标定块b
i
的横向棱台在相机Cam
i
的视野范围内；
[0031]标定块位置确定后，保证每个标定块位置不发生移动。
[0032]本专利技术一个较佳实施例中，所述标定块的数量大于等于2且小于等于5，所述相机的数量与所述标定块的数量相同。
[0033]本专利技术一个较佳实施例中，任一所述标定块包括横向棱台与竖向棱台，所述横向棱台与所述竖向棱台均为六面体结构，且所述横向棱台与所述竖向棱台均包括1个顶面、1个底面与4个侧面。
[0034]本专利技术一个较佳实施例中，所述顶面与所述底面的尺寸不同，且所述顶面的尺寸小于所述顶面的尺寸，4个所述侧面的尺寸相同。
[0035]本专利技术的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：
[0036]通过单相机扫描标定块数据，再通过坐标变换将多标定块整合为同一坐标系下的大标定块，再通过多相机同步扫描的方式，计算不同相机扫描数据转换至大标定块坐标系下的变换关系，从而完成多相机平行扫描拼接的标定。使用多个小的标定块，降低加工成大标定块的难度与加工成本；使用多个小标定块组合拼接的方式，可根据不同待测产品调节标定块位置，适用多种测量范围，应用场景灵活；使用立体标定块，标定精度高。
附图说明
[0037]为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的一些附图是本专利技术的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多线激光相机平行扫描拼接的标定方法，其特征在于，包括如下步骤：S1，获取N个相机安装位置以及N个标定块的固定位置，通过其中一个相机扫描标定块数据，并得到标定块点云；S2，根据标定块点云对标定块进行角点提取，并生成单个标定块的角点坐标；S3，通过坐标变换将多标定块整合为同一坐标系下的大标定块；S4，通过多相机同步扫描的方式计算不同相机扫描数据转换至大标定块坐标系下的变换关系，从而完成多相机平行扫描拼接的标定。2.根据权利要求1所述的一种多线激光相机平行扫描拼接的标定方法，其特征在于，所述获取N个相机安装位置，具体为：根据待测产品，调整相机，保证待测产品的待测位置可被对应位置的相机捕捉；N个线激光相机记为Cam1,Cam2,
…
Cam
i
,
…
Cam
N
；N个标定块记为b1,b2，
…
b
i
，
…
b
N
，其中2≤i≤N；坐标系分为:相机Cam
i
扫描的原始点云所在坐标系为系统坐标系，记为S
i
；系统坐标系经过校正后的坐标系为相机坐标系，记为C
i
；标定块b
i
的角点的实际坐标所在的坐标系为局部标定块坐标系，记为B
i
。3.根据权利要求1所述的一种多线激光相机平行扫描拼接的标定方法，其特征在于，所述获取N个标定块的固定位置方法如下：将N个标定块整合为一个完整大标定块，此坐标系为世界坐标系，记为W，根据每个相机的扫描范围，将标定块b1,b2，
…
b
i
，
…
b
N
，固定在一个平整平面上，并得到标定块的固定位置坐标。4.根据权利要求3所述的一种多线激光相机平行扫描拼接的标定方法，其特征在于，所述根据标定块点云对标定块进行角点提取，并生成单个标定块的角点坐标，具体为：将位置固定后的标定块放置在相机Cam1扫描范围内，使每个标定块(b1,b2，
…
b
i
，
…
b
N
)的竖向棱台在相机Cam1的视野范围内，获取在系统坐标系S1下的点云坐标对标定块点云进行角点提取，得到标定块b
i
的竖向棱台在S1下的角点坐标；通过聚类分别获取每个小棱台对应的顶面、底面以及4个侧面的点云坐标，拟合得到对应的平...

【专利技术属性】
技术研发人员：翟晓彤，彭思龙，
申请(专利权)人：苏州中科行智智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：