基于单投射编码结构光的车门外板形状尺寸检测方法技术

本发明专利技术公开了一种基于单投射编码结构光的车门外板形状尺寸检测方法，旨在打破结构光视觉检测技术用于汽车车门外板形状尺寸在线检测是罕见的状况。步骤为：1.结构光检测系统标定阶段：对摄像机（2）和投影仪（4）进行标定，建立起空间位置和图像坐标之间对应的非线性关系；2.编码投影模板设计阶段；3.检测图像解码识别阶段：利用投影仪（4）向车门外板表面投射编码投影模板，再利用摄像机（2）对车门外板表面图像进行拍摄，将拍摄的图像传送到计算机中进行图像处理以及识别；4.空间点云坐标计算以及误差评定阶段：1）计算车门外板表面投影图像特征点的三维空间坐标；2）对计算得到的检测点云与三坐标测量机测得的点云模型进行配准。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种针对车门外板形状尺寸的非接触在线检测方法，更具体地说，本专利技术涉及一种。
技术介绍
汽车车门外板多为空间立体曲面，一般是指汽车冲压件和多个冲压件焊接而成的组件；车门外板形状尺寸检测是评价汽车车门外板制造质量的一个重要手段，车门外板制造精度严重影响着汽车的装配、安全以及视觉美观性。目前常用的检测手段主要是利用三坐标测量机进行抽样离线检测，虽然可以获得较高检测精度，但是由于其属于点对点的接触性检测，容易对车门表面造成破坏，而且耗用的时间较长，因此无法实现100%在线检测。21世纪以来，基于视觉的三维感知技术的发展推动了制造工业检测手段的巨大变革，一个特定物体的空间轮廓尺寸可以仅有一系列的点形成，即点云。结构光视觉技术具有非接触、大量程和自动化程度高等优势，可以通过投射一副特定编码模板到检测物体表面，由于模板是经过伪随机阵列编码的，因此只需投射一副图像，有利于进行对车门外板进行在线尺寸检测，最后采用三角测量法对物体表面特征点的空间坐标进行计算，可以获得描述车门外板表面特征的三维点云，具有速度快，自动化程度高、精度较高的优点，具有较大的发展潜力。基于空间邻域编码策略的结本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于单投射编码结构光的车门外板形状尺寸检测方法，其特征在于，所述的基于单投射编码结构光的车门外板形状尺寸检测方法的步骤如下：1）结构光检测系统标定阶段：为了保证检测的顺利进行，必须对结构光检测系统中的摄像机（2）和投影仪（4）进行标定，建立起空间位置和图像坐标之间的对应的非线性关系，利用这种非线性关系计算检测图像特征点对应的空间坐标；2）编码投影模板设计阶段：检测过程中只需投射一幅编码图案到车门外板表面，该编码图案是一个大小为40行45列的由4个不同方向的X?型基元符号构成的图形阵列，图形阵列中图形的排列顺序由一个伪随机M阵列决定，该图形阵列具有以下特性:每3×3子阵列内的图形在整个阵列模...

【技术特征摘要】
1.一种基于单投射编码结构光的车门外板形状尺寸检测方法，其特征在于，所述的基于单投射编码结构光的车门外板形状尺寸检测方法的步骤如下 1)结构光检测系统标定阶段 为了保证检测的顺利进行，必须对结构光检测系统中的摄像机(2)和投影仪(4)进行标定，建立起空间位置和图像坐标之间的对应的非线性关系，利用这种非线性关系计算检测图像特征点对应的空间坐标； 2)编码投影模板设计阶段 检测过程中只需投射一幅编码图案到车门外板表面，该编码图案是一个大小为40行45列的由4个不同方向的X-型基元符号构成的图形阵列，图形阵列中图形的排列顺序由一个伪随机M阵列决定，该图形阵列具有以下特性每3X3子阵列内的图形在整个阵列模板中只出现一次，而且任意两个子阵列中对应位置的图形至少有3个不一样；除边缘外的每个X-型基元符号都经过了编码，其编码值大小都由其3X3邻域内的元素共同决定，该图形阵列根据X-型基元符号较长主惯性轴与基轴夹角不同分别赋予了不同的码字，因此图形阵列又对应着一个40X45的数字阵列，该阵列称为伪随机M阵列； 3)检测图像解码识别阶段 利用投影仪(4)向轿车车门外板表面投射编码投影模板，再利用摄像机(2)对车门外板表面图像进行拍摄，并将拍摄的图像传送到计算机中进行图像处理以及识别； 4)空间点云坐标计算以及误差评定阶段 (O计算车门外板表面投影图像特征点的三维空间坐标； (2)对计算得到的检测点云与三坐标测量机测得的点云模型进行配准。2.按照权利要求1所述的基于单投射编码结构光的车门外板形状尺寸检测方法，其特征在于，所述的结构光检测系统标定阶段的步骤如下 1)对摄像机进行标定 利用张正友标定的方法进行标定，采用投影仪(4)投射设计的12X16黑白棋盘格标靶到标定平面的右侧，然后再利用摄像机(2)拍摄整个标定平面，拍摄得到的12幅图像中左下角的摄像机标靶图像进行特征角点提取，每个摄像机标靶图像可以提取100个角点，12幅图像总共得到1200个特征角点图像坐标，根据张正友标定方法，世界坐标系设定在棋盘格图像最左上角处的一个角点上，Z方向坐标值取为零，由于每个棋盘格尺寸大小精确设计为30_，因此棋盘格特征角点在X和Y方向的世界坐标可精确得知，因此在得到平面图像特征角点坐标以及对应点的空间坐标以后，即可利用工具箱完成标定，计算得到摄像机(2)的内外部参数； 2)对投影仪进行标定 对摄像机图像中的投影标靶进行特征角点的提取，然后再根据已经得到的摄像机(2)的内外参数结果，根据光平面相交法计算位于标定平面上投影图像的特征角点在世界坐标系下的空间坐标，至此，投影标靶的图像坐标和空间坐标都已经计算得出，因此，采用与摄像机标定相同的方法计算投影仪标定参数，得到投影仪(4)的内外部参数以及投影仪(4)和摄像机(2)之间的旋转平移矩阵。3.按照权利要求1所述的基于单投射编码结构光的车门外板形状尺寸检测方法，其特征在于，所述的编码投影模板设计阶段的步骤如下1)对应图形阵列的伪随机M数组生成 伪随机M数组的特征在于，特定窗口大小(3X3)的子数组在全部数组中具有唯一性，任意两个窗口之间的汉明距离越大，表示两者之间的区别越大，伪随机M数组汉明距离计算方式如下式4.按照权利要求1所述的基于单投射编码结构光的车门外板形状尺寸检测方法，其特征在于，所述的检测图像解码识别阶段的步骤如下 1)对摄像机图像中车门外板表面的初始检测的图像进行图像预处理； 2)对摄像机图像中车门外板表面的投影图像进行基元分割及模式识别； 3)对摄像机图像中车门外板表面投影图像特征角点和编码投影模板特征角点进行立体匹配。5.按照权利要求4所述的基于单投射编码结构光的车门外板形状尺寸检...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔岸，张成，陈洪柱，王希阁，徐倩，陈勇，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：