[发明专利]一种基于十字结构光视觉系统的平面二维尺寸测量方法

权利要求书

1.一种基于十字结构光视觉系统的平面二维尺寸测量方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤一，首先，固定十字结构光视觉系统，将标定板(4)放置于十字结构光视觉系统的视场内，拍摄一组具有不同姿态的标定图片，然后计算出十字结构光视觉系统的工业相机(2)的内参数；

步骤二，在步骤一的基础上，在十字结构光视觉系统视场内，将标定板(4)放置于与两条激光线有合理的相交位置；然后，连续拍摄一组图片，所述图片需满足两条激光线与标定板(4)有合理的相交位置，并且存在相异的姿态，采集所拍摄的图片，称为激光图集，激光图集的图片数量为sum，sum≥10；

步骤三，对步骤二采集到的图片进行激光中心提取及直线拟合处理；

步骤四，通过求取激光线段的空间方程和激光平面(5)拟合求取激光平面(5)参数，并得到激光平面(5)的空间方程，如式(6)所示

A*x+B*y+C*z+D＝0 (6)

其中，(x，y，z)为空间坐标，(A，B，C)为激光平面(5)的法向量，D为激光平面(5)的参数；

所述空间方程均是相对于十字结构光视觉系统的工业相机(2)的坐标系下的方程；

步骤五，先按步骤三提取出两条激光线段的图像坐标方程，求解可得激光空间坐标关于图像坐标的转换关系，将两条激光线段空间方程的方向向量叉乘得到工件表面的空间方程法向量，再将任意一点带入激光平面(5)的空间方程得工件表面的空间方程；其次，求出工件的图像坐标，将图像坐标带入所得到的工件表面的空间方程中并联立空间约束方程，求得工件的实际几何尺寸。

2.根据权利要求1所述的基于十字结构光视觉系统的平面二维尺寸测量方法，其特征在于：步骤一中，是采用张正友标定法计算出十字结构光视觉系统的工业相机(2)的内参数。

3.根据权利要求1或2所述的基于十字结构光视觉系统的平面二维尺寸测量方法，其特征在于：步骤一中，计算出工业相机(2)的内参数后，需要进行重投影验证，并要求验证精度小于0.05个像素。

4.根据权利要求1所述的基于十字结构光视觉系统的平面二维尺寸测量方法，其特征在于：步骤二中，所述合理的相交位置是指十字结构光的交点在标定板(4)中的位置不处于标定板(4)的边缘区域。

5.根据权利要求1所述的基于十字结构光视觉系统的平面二维尺寸测量方法，其特征在于：步骤三中，所述激光中心提取及直线拟合处理的具体步骤为：

先对图片中的彩色图像进行蓝色通道的滤波，采用二值法滤掉不相关信息，只保留激光线条信息；

对二值化后的蓝色通道图像每一列的灰度值使用滤波找出该列激光的中心所在的区域，再使用灰度权重法找出激光线段在图像中每一列的激光中心；

找到每一列的激光中心后，使用最小二值法求取激光线段在图像坐标中的线段方程。

6.根据权利要求1所述的基于十字结构光视觉系统的平面二维尺寸测量方法，其特征在于：步骤四中，求取激光线段的空间方程和激光平面(5)拟合的具体过程是：对所述步骤三处理后的激光图集，从标定板(4)求取出激光线段所在的外参数；根据三角测量原理，得到激光线段上的点的空间约束方程，求得激光线段上的点的空间坐标，再将激光线段上的点的空间点坐标进行最小二值化拟合得到激光线段的空间直线方程；获得激光图集的激光线段的空间直线方程集合后，由于激光线段的空间直线方程必定垂直于激光平面(5)的法向量，计算得出激光平面(5)的法向量(A，B，C)，其中激光图集的每张图都对应有一个空间直线方程；以最小化激光线段到激光平面(5)的距离的平方和为指标建立函数可求取出激光平面(5)的参数D，得到激光平面(5)的空间方程。