[发明专利]基于双目立体视觉的二维激光振镜扫描系统及标定方法

权利要求书

1.一种基于双目立体视觉的二维激光振镜扫描系统的标定方法，其特征在于，该系统包括激光振镜系统以及标定装置；所述的标定装置为一个直线位移系统以及一个双目立体视觉系统；所述的激光振镜系统包括一个激光扫描振镜、一个激光发射器、一个控制板卡、一个电脑主机；所述的直线位移系统包括一个步进电机、一个直线导轨、一个滑块、一块平板、控制器、与振镜扫描系统共用的电脑主机；所述的双目立体视觉系统包括左、右两个工业相机、与振镜扫描系统共用的电脑主机；利用该系统的标定方法具体步骤如下：

步骤一，保持双目立体视觉系统与振镜扫描系统位置关系不变，利用双目立体视觉系统拍摄激光束在每一个平板位置上形成的激光光斑点阵图像；

步骤二，获得光斑点阵中每个光斑中心在双目立体视觉系统坐标系下的空间坐标；

步骤三，将每个平板位置上的光斑点阵中，对应于同一条激光束的光斑中心空间坐标进行直线拟合，获得每条激光束在双目系统坐标系下的方向与位置向量；

步骤四，借助人工神经网络算法，构建输入数字控制信号与其对应的激光束在双目系统坐标系下的方向与位置向量之间的映射关系，完成激光振镜系统的标定。

2.根据权利要求1所述的一种基于双目立体视觉的二维激光振镜扫描系统的标定方法，其特征在于，所述的步骤一具体如下：

1.1，保持双目立体视觉系统与激光振镜系统的位置关系不变，通过向激光振镜系统输入数字控制信号，使得激光振镜系统在双目立体视觉系统的视场中投射出一批激光束；

1.2，将直线位移系统中的一块平板竖直安装在直线导轨的滑块上，再把该直线导轨放置在激光束投射覆盖区域内；

1.3，借助步进电机驱动直线导轨上的滑块带动上面的平板在直线导轨上的N个不同的位置做停留；

1.4，控制激光振镜系统投射出M条激光束，在平板上形成具有个M个光斑的光斑点阵，同时控制双目立体视觉系统拍摄平板上形成的光斑点阵，记平板处于第i个位置处左相机拍摄的图像为右相机拍摄的图像为

3.根据权利要求2所述的一种基于双目立体视觉的二维激光振镜扫描系统的标定方法，其特征在于，所述的步骤二具体如下：

2.1，提取采集到的光斑点阵图像中的每个光斑中心的图像坐标，记第k个输入数字控制信号d_k在图像中对应的光斑中心图像坐标为在图像中对应的光斑中心图像坐标为

2.2，根据光斑中心图像坐标与标定好的双目视觉系统参数，应用三角测量原理得到第i个位置处平板上的光斑点阵中第k个数字控制信号d_k对应的光斑中心在双目系统坐标系下的空间坐标

4.根据权利要求3所述的一种基于双目立体视觉的二维激光振镜扫描系统的标定方法，其特征在于，所述的步骤三具体为：

将第k个数字控制信号d_k，k＝1，2，…M，对应的N个光斑中心i＝1，2，…N，拟合成一条空间直线，得到d_k对应的激光束的方位向量其中，向量V^k前三项代表激光束的方向向量，后三项代表激光束的位置向量。

5.根据权利要求4所述的一种基于双目立体视觉的二维激光振镜扫描系统的标定方法，其特征在于，所述的步骤四具体如下：

4.1，利用第d_k条激光束在双目系统坐标系中的方向与位置向量V^k与对应的振镜系统数字控制信号d_k分别作为训练数据的输出、输入数据集；

4.2，然后再通过前馈神经网络的学习算法极限学习机求解单隐层前馈神经的网络结构参数输入权重w、输出权重β以及偏置b；

4.3，参数求解完成后便建立了输入数字量信号D_g与对应的出射激光束在双目系统坐标系下的方位向量V的映射关系，此映射关系即为系统标定结果，由此映射关系对于某个具体的输入数字量信号可以得到它对应的激光束在双目系统坐标系下的方位向量。