[发明专利]一种多3D相机标定系统及方法

说明书

本发明公开了一种多3D相机标定系统及方法，该系统包括加工有已知位置关系的通孔的标定治具、三台3D相机、两块安装固定板、两个运动扫描模块和一个归一化坐标系，已知位置关系的通孔中含有一个指定通孔；该方法为利用三台3D相机获得标定治具左右两侧的3D图像，将3D图像进行平面拟合获得平面Plane，在3D图像中计算出指定通孔的位置信息，获得3D图像坐标系转换到平面Plane坐标系的转换矩阵，计算3D图像的图像坐标系转换到归一化坐标系的转换矩阵，并将3D图像转换到统一的归一化坐标系中。本发明具有灵活性大，标定精度高的特点，可以确保多个3D相机拼接技术在复杂、高精度的多3D相机应用中能获得准确的检测结果。

技术领域

本发明属于相机标定技术领域，具体涉及一种多3D相机标定系统及方法。

背景技术

高精度3D相机分为激光扫描和结构光定点拍照这两种方式，常应用于三维高精度测量及三维定位引导。多个3D相机的拼接技术是指检测系统由多个3D相机组成，且系统需要对该多个3D相机的图像数据进行坐标系归一、拼接，方能实现检测功能的技术。多个3D相机的拼接技术普遍应用于高精度且视野较大的测量，以及目标产品厚度的测量等应用场景。对于多个3D相机的应用场景，可以分为以下三类：

1、多个3D相机并排安装；

2、两个3D相机正对安装；

3、多个3D相机并排和正对混合安装。

多3D相机高精度标定方法是多个3D相机拼接技术的关键和基础。目前采用结构光定点拍照方式的多3D相机仅能通过机械方式进行标定。而目前采用激光扫描方式的多3D相机通常的标定方法是，多个3D相机在静止状态下，射出激光线到同一平面上，通过计算出多条激光线的差异，进行补偿校正，但该标定方法仅能对三维空间的6个自由度中的两个进行标定，且仅在静止出光的位置可行，精度低，局限性大，无法应用于复杂、高精度的应用场景。

发明内容

针对上述现有技术存在的不足，本发明旨在提供一种多3D相机标定系统及方法，可保证标定精度，以确保多个3D相机拼接技术在复杂、高精度的应用场景中能获得准确的检测结果。

为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现：

一种多3D相机标定系统，包括以下组件和坐标系：

标定治具，用于同时给多个3D相机拍摄3D图像；

1号3D相机、2号3D相机和3号3D相机，用于分别给所述标定治具拍摄3D图像；

第一安装固定板，用于对所述1号3D相机和所述2号3D相机起支撑固定作用；

第一运动扫描模块，用于承载并带动所述1号3D相机和所述2号3D相机沿所述标定治具的长度方向运动，且在运动过程中反馈编码器信号给所述1号3D相机和所述2号3D相机；

第二安装固定板，用于对所述3号3D相机起支撑固定作用；

第二运动扫描模块，用于承载并带动所述3号3D相机沿所述标定治具的长度方向运动，且在运动过程中反馈编码器信号给所述3号3D相机；

一系列已知位置关系的通孔，用于给左右两侧的3D相机拍摄，提供X、Y位置信息；且所述一系列已知位置关系的通孔中包含了一个左侧指定通孔和一个右侧指定通孔；

归一化坐标系，作为指示所述1号3D相机、所述2号3D相机和所述3号3D相机最终归一后的坐标系；