[发明专利]三维点云拼接方法、装置及系统

权利要求书

1.一种三维点云拼接方法，应用于包括主机、转台及相机的系统中，所述相机和所述转台分别与所述主机连接，所述转台上设置有标定板，其特征在于，所述方法包括：

基于用户对所述标定板的初始化预计值，对所述转台进行标定，得到转台的圆心及Z轴；

接收用户对待测工件所设置的转台旋转次数，以确定转台旋转角度；

根据所述转台旋转次数，向所述转台发送旋转指令，以使所述转台带动所述相机进行旋转拍照；

获取由所述相机拍摄得到的所述待测工件的多个三维点云；

根据所述多个三维点云、所述转台的圆心及Z轴及所述转台旋转角度，对所述多个三维点云进行刚体变换，得到拼接而成的点云。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述初始化预设值包括：标定板的横纵棋盘格数量、棋盘格物理尺寸、转台控制指令；

所述基于用户对所述标定板的初始化预计值，对所述转台进行标定，得到转台的圆心及Z轴，具体包括：

根据所述转台控制指令，控制所述转台带动所述相机旋转拍照，以获取所述标定板的多个棋盘格图像；

对所述多个棋盘格图像进行角点检测，确定所述多个棋盘格图像中的多个角点；

根据所述相机的标定参数，将所述多个角点的图像坐标换算到世界坐标系；

根据所述多个角点在世界坐标系中的坐标，计算得到转台的圆心及Z轴。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述转台控制指令包括：第一转台控制指令和第二转台控制指令；

所述根据所述转台控制指令，控制所述转台带动所述相机旋转拍照，以获取所述标定板的多个棋盘格图像，具体包括：

根据所述第一转台控制指令，控制所述转台逆时针旋转第一预设角度，并控制所述相机对所述标定板进行拍照，得到第一张棋盘格图像；

根据所述第二转台控制指令，控制所述转台以预设数量和第二预设角度进行顺时针旋转，每旋转过所述第二预设角度后，控制所述相机对所述标定板进行拍照，得到预设数量的棋盘格图像；

将所述第一张棋盘格图像和所述预设数量的棋盘格图像，作为所述多个棋盘格图像。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在所述根据所述相机的标定参数，将所述多个角点的图像坐标换算到世界坐标系之前，还包括：

利用张正友标定法得到所述相机的标定参数；

所述标定参数包括：内参和外参；

所述内参包括：相机矩阵和畸变矩阵；所述外参包括：旋转矩阵和平移矩阵。

5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述相机的标定参数，将所述多个角点的图像坐标换算到世界坐标系，具体包括：

利用所述相机的内参，将所述多个角点的图像坐标转换到相机坐标系；

利用所述相机的外参，将所述相机坐标系中的角点坐标换算到世界坐标系中。

6.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述多个角点在世界坐标系中的坐标，计算得到转台的圆心及Z轴，具体包括：

根据所述多个角点在世界坐标系中的坐标，确定所述多个角点的运动轨迹；

对每个角点的运动轨迹进行拟合，得到多个圆心和多个运动轨迹所在平面的法向量；

分别计算所述多个圆心和所述多个运动轨迹所在平面的法向量的平均值，得到所述转台的圆心及Z轴。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述多个三维点云、所述转台的圆心及Z轴及所述转台旋转角度，对所述多个三维点云进行刚体变换，得到拼接而成的点云，具体包括：

根据所述转台的圆心及Z轴，确定转台坐标系；

根据所述转台的圆心及Z轴及所述转台旋转角度，确定所述刚体变换矩阵；

计算所述刚体变换矩阵与所述多个三维点云在转台坐标系下的坐标的乘积，得到多个三维点云旋转平移后的坐标；

基于所述多个三维点云旋转平移后的坐标，拼接为所述待测工件的点云。