【技术实现步骤摘要】
本申请涉及三维测量，尤其涉及一种阶跃边缘的三维测量方法、装置、设备及介质。
技术介绍
1、现代工业制造中，薄壁筒状、台阶状等零件普遍存在阶跃边缘特征，在光学成像或三维测量中，当条纹等结构光照射到阶跃边缘时，边缘两侧高度差将导致边缘两侧上下表面的条纹产生非连续相位差，这两组条纹光的相位差将导致边缘处相位数据失真，出现错误的散乱点，使得三维测量失效。
2、因此，如何针对阶跃边缘特征进行有效的三维测量，是目前亟需解决的难题。
技术实现思路
1、本申请实施例提供了一种阶跃边缘的三维测量方法、装置、设备及介质，解决了现有的阶跃边缘三维测量方法都难以有效解决边缘三维测量精度低的技术问题。
2、一方面，本申请实施例提供了一种阶跃边缘的三维测量方法，包括以下步骤：
3、将所述目标工件放入所述三维测量系统中进行图像采集，获得第一图像；基于所述第一图像，获得第一边缘特征信息；其中，所述目标工件是指具有阶跃边缘特征的工件；
4、将所述第一边缘特征信息输入至目标边缘误差模型中进行误差补偿处理，获得目标三维测量图像；
5、其中，所述三维测量系统包括投射器、第一相机、第二相机和三维测量空间；所述第一相机和所述第二相机分别放置于所述投射器的两侧，所述第一相机的光轴和所述第二相机的光轴之间存在预设光轴夹角，以形成公共视角区域；所述投射器在所述三维测量空间形成投射区域，且所述投射区域与所述公共视角区域存在重合。
6、作为本申请一些可选实施方式，
7、基于所述投射区域和所述公共视角区域，对所述三维测量空间进行划分，获得多个子空间区域；
8、将标准工件放置于各所述子空间区域的中心，利用投射器向所述子空间区域投射结构光编码图案序列，并采用所述第一相机和所述第二相机同步采集标准工件图像；对所述标准工件图像进行三维重构处理，获得标准工件的三维点云；
9、基于所述标准工件的三维点云，获得尺寸偏差量；
10、基于所述尺寸偏差量，对初始误差边缘模型进行多项式拟合优化，以获得目标边缘误差模型。
11、作为本申请一些可选实施方式，所述基于所述标准工件的三维点云，获得尺寸偏差量，包括：
12、基于预设的法线夹角阈值，将所述标准工件的三维点云进行聚类处理，获得所述标准工件的平面；
13、计算所述三维点云中所有点云到所述平面数据的距离值，基于所述距离值对所述三维点云进行去噪处理，将去噪处理后的三维点云按照所述平面的法线方向进行二维投影，获得二维圆形；
14、对所述二维圆形进行三元二次拟合处理，获得所述二维圆形的测量直径值；基于所述二维圆形的测量直径值，获得尺寸偏差量。
15、作为本申请一些可选实施方式，所述三元二次拟合处理满足以下关系式：
16、δ＝f(x,y,z)＝a1x2+a2y2+a3z2+a5xy+a6xz+a7yz+a8x+a9y+a10z+a11
17、式中，δ是指偏差量；f(x,y,z)是指三维点云的三维坐标值；a1～a11为边缘误差模型的待标定参数；采用最小二乘法求解上述模型的各项参数。
18、作为本申请一些可选实施方式，所述子空间区域满足以下约束条件：
19、
20、式中，ω表示三维测量空间，ωi表示第i个空间子区域，ωj表示第j个空间子区域，i表示子区域数量，任意两个空间子区域不相交，f为边缘误差模型中边缘三维点与偏差量的映射关系，dof表示自由度，子区域数量大于等于该模型的自由度。
21、作为本申请一些可选实施方式，所述目标三维测量图像中的边缘点云三维坐标满足以下关系式：
22、
23、式中，表示补偿后边缘第i个三维点，pi表示补偿前边缘第i个三维点，δi表示第i个三维点对应的偏差量，ni表示第i个三维点对应的法线，norm表示向量求模计算。
24、作为本申请一些可选实施方式，所述结构光编码图案序列包括相移条纹图像；
25、所述相移条纹图像满足以下关系式：
26、
27、式中，ii(u,v)表示相机采集到的第i幅相移条纹图，n则代表投射相移条纹图案的步数，m表示重复投射的次数，(u,v)表示相机像平面坐标系的坐标，ij′(u,v)表示第j次采集的背景光平均亮度，ij″(u,v)表示第j次采集的条纹图案的调制度，表示第j次采集的包裹相位。
28、再一方面，本申请实施例提供了一种阶跃边缘的三维测量装置，包括：
29、图像采集模块，用于将所述目标工件放入所述三维测量系统中进行图像采集，获得第一图像；基于所述第一图像，获得第一边缘特征信息；其中，所述目标工件是指具有阶跃边缘特征的工件；其中，所述三维测量系统包括投射器、第一相机、第二相机和三维测量空间；所述第一相机和所述第二相机分别放置于所述投射器的两侧，所述第一相机的光轴和所述第二相机的光轴之间存在预设光轴夹角，以形成公共视角区域；所述投射器在所述三维测量空间形成投射区域，且所述投射区域与所述公共视角区域存在重合；
30、边缘误差补偿模块，用于将所述第一边缘特征信息输入至目标边缘误差模型中进行误差补偿处理，获得目标三维测量图像。
31、再一方面，本申请实施例提供了一种电子设备，该电子设备包括存储器和处理器，所述存储器中存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序，实现如上所述阶跃边缘的三维测量方法。
32、再一方面，本申请实施例提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，处理器执行所述计算机程序，实现如上任一项所述阶跃边缘的三维测量方法。
33、与现有技术相比，本申请实施例所述阶跃边缘的三维测量方法，包括以下步骤：将所述目标工件放入所述三维测量系统中进行图像采集，获得第一图像；基于所述第一图像，获得第一边缘特征信息；其中，所述目标工件是指具有阶跃边缘特征的工件；将所述第一边缘特征信息输入至目标边缘误差模型中进行误差补偿处理，获得目标三维测量图像；其中，所述三维测量系统包括投射器、第一相机、第二相机和三维测量空间；所述第一相机和所述第二相机分别放置于所述投射器的两侧，所述第一相机的光轴和所述第二相机的光轴之间存在预设光轴夹角，以形成公共视角区域；所述投射器在所述三维测量空间形成投射区域，且所述投射区域与所述公共视角区域存在重合。即通过上述方法对目标工件在所述三维测量系统中的边缘测量误差分布进行了标定处理以及误差补偿，从而提高了对具有阶跃边缘特征的工件的三维测量精度。
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1.一种阶跃边缘的三维测量方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述阶跃边缘的三维测量方法，其特征在于，所述目标边缘误差模型通过如下步骤获得：
3.根据权利要求2所述阶跃边缘的三维测量方法，其特征在于，所述基于所述标准工件的三维点云，获得尺寸偏差量，包括：
4.根据权利要求3所述阶跃边缘的三维测量方法，其特征在于，所述三元二次拟合处理满足以下关系式：
5.根据权利要求2所述阶跃边缘的三维测量方法，其特征在于，所述子空间区域满足以下约束条件：
6.根据权利要求1所述阶跃边缘的三维测量方法，其特征在于，所述目标三维测量图像中的边缘点云三维坐标满足以下关系式：
7.根据权利要求2所述阶跃边缘的三维测量方法，其特征在于，所述结构光编码图案序列包括相移条纹图像；
8.一种阶跃边缘的三维测量装置，其特征在于，包括：
9.一种电子设备，其特征在于，该电子设备包括存储器和处理器，所述存储器中存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序，实现如权利要求1-7中任一项所述阶跃边缘的三维测量
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，处理器执行所述计算机程序，实现如权利要求1-7中任一项所述阶跃边缘的三维测量方法。
...【技术特征摘要】
1.一种阶跃边缘的三维测量方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述阶跃边缘的三维测量方法，其特征在于，所述目标边缘误差模型通过如下步骤获得：
3.根据权利要求2所述阶跃边缘的三维测量方法，其特征在于，所述基于所述标准工件的三维点云，获得尺寸偏差量，包括：
4.根据权利要求3所述阶跃边缘的三维测量方法，其特征在于，所述三元二次拟合处理满足以下关系式：
5.根据权利要求2所述阶跃边缘的三维测量方法，其特征在于，所述子空间区域满足以下约束条件：
6.根据权利要求1所述阶跃边缘的三维测量方法，其特征在于，所述目标三维...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈洪宇，杨建成，申皓，杨林志，赵慧洁，姜宏志，李旭东，
申请(专利权)人：成都飞机工业集团有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
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