[发明专利]一种基于双目视觉的非接触式六自由度位移测量方法

说明书

本发明涉及一种基于双目视觉的非接触式六自由度位移测量方法。首先，设计二维编码序列并生成棋盘编码，将棋盘编码固定在待测物体表面得到待测圆柱体；然后，对双目相机的内外参数进行标定；然后，分别对左右相机拍摄所得的两组图像的目标进行分割，并提取出目标的特征角点；然后，基于相机的内外参数矩阵及成像模型，将特征角点的二维图像坐标转换为三维世界坐标；最后，对特征角点组的三维坐标点进行圆柱拟合，并计算出圆柱平动及转动信息，最后计算获得六自由度位移信息。本发明无需接触目标，只需要利用左右相机拍摄的两组输入图像中目标物体的特征点的信息便可计算出平动、转动等六自由度信息。

技术领域

本发明涉及一种基于双目视觉的非接触式六自由度位移测量方法。

背景技术

在传统的位移测量技术架构中，通常是使用多自由度检测平台或是坐标测量机进行测量。坐标测量机是对工件轮廓、形位尺寸等进行测量的主要通用仪器。由于自由度检测平台的结构复杂、系统庞大、价格昂贵、且需要与被测物体直接接触，其应用场景受到限制。因此亟需开发一种高性能、高性价比的非接触式位移测量方法,以代替多自由度检测平台,以便在多种场景下都可较为便利地适用。基于视觉的位移测量方法是建立在用数字图像处理技术上的一种非接触式测量方法，可取代传统的、在工作基准面上由驱动机构和光栅尺构成的驱动和定位的体系，具有灵活、高性价比的特点。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提供一种基于双目视觉的非接触式六自由度位移测量方法，只需要在待测物体表面贴上二维编码筒，并利用左右相机拍摄的两组输入图像中目标物体的特征点信息便可计算出位移、旋转角度等六自由度位移信息。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种基于双目视觉的非接触式六自由度位移测量方法，包括以下步骤：

步骤S1：设计二维编码序列并生成棋盘编码，将棋盘编码固定在待测物体表面得到待测圆柱体；

步骤S2：安装好双目相机，并对双目相机的内外参数进行标定；

步骤S3：通过双目相机采集待测圆柱体图像，然后对此图像分别进行圆柱体目标分割，在分割的基础上，提取目标中特征角点的二维图像坐标；

步骤S4：基于双目相机的内外参数矩阵及相机成像模型，将特征角点的二维图像坐标转换为三维世界坐标；

步骤S5：对特征角点的三维世界坐标进行圆柱拟合，并计算出圆柱中心点及方向向量，以获取待测物体的平动及转动信息，即六自由度位移信息。

进一步的，所述步骤S3具体为：

步骤S31：对待测圆柱体进行双目图像采集获得im_l1，im_r1，im_l2，im_r2；

步骤S32：根据双目相机采集的图像中，自动分割出目标x_l1、x_r1和x_l2、x_r2；

步骤S33：对分割出的目标x_l1、x_r1和x_l2、x_r2进行特征角点提取，获得各自特征角点的图像二维坐标x_l11，…，x_l1n、x_r11，…，x_r1n以及x_l21，…，x_l2n、x_r21，…，x_r2n，且构成的二维坐标集X_l1、X_r1和X_l2、X_r2；