[发明专利]一种基于编码棋盘格的线结构光视觉传感器标定方法

说明书

本发明涉及一种基于编码棋盘格的线结构光视觉传感器标定方法，首先对相机进行畸变校正操作，在移动导轨上布置可移动的棋盘标靶；打开激光器并调整各个组件位置，直至标定过程的激光线均能在所述棋盘标靶的棋盘格范围内，然后分别采集照射后图像；利用棋盘格检测方法检测所述棋盘标靶的棋盘格角点，同时进行图像处理识别各棋盘格编码信息；计算采集的图像和棋盘格的单应矩阵，进行图像处理并提取激光线；通过单应矩阵计算激光线在棋盘格上的坐标，并记录该激光线上各像素对应的空间坐标，直到全部完成标定。本发明能够提供一种可简化标定操作、可有效提高相机标定效率以及标定精度的基于编码棋盘格的线结构光视觉传感器标定方法。

技术领域

本发明涉及传感技术领域，尤其涉及一种基于编码棋盘格的线结构光视觉传感器标定方法。

背景技术

基于结构光的三维轮廓测量在工业领域和社会生活中都有非常重要的作用，广泛应用于工业自动化、智能制造、逆向工程、文物信息保存、虚拟显示等领域。作为一种精密测量设备，标定方法直接影响着结构光视觉传感器的精度和生产效率。本发明采用简单的编码棋盘格代替昂贵复杂的立体靶标，该靶标制作简单、使用灵活，可有效扩展结构光传感器的标定方法，提高标定效率；与常规的棋盘格相比，编码棋盘格中的每个棋盘格具有唯一编码，相机不需要看到完整的棋盘格就可以确定图像上每个棋盘格对应的精确坐标；另外，利用神经网络可以实现高效的棋盘格编码识别，为此采用编码棋盘格可提高结构光传感器的标定精度及效率。

发明内容

本发明目的是为了克服现有技术的不足而提供一种可简化标定操作、可有效提高相机标定效率以及标定精度的基于编码棋盘格的线结构光视觉传感器标定方法。

为达到上述目的，本发明采用了如下技术方案。

一种基于编码棋盘格的线结构光视觉传感器标定方法，具体包括如下步骤：

步骤S1：首先对相机进行畸变校正操作，校正操作完成后在移动导轨上布置可移动的棋盘标靶；

步骤S2：打开激光器并调整所述步骤S1各个组件位置，直至标定过程的激光线均能在所述棋盘标靶的棋盘格范围内，然后分别采集照射后图像；

步骤S3：利用棋盘格检测方法检测所述棋盘标靶的棋盘格角点，同时进行图像处理识别各棋盘格编码信息；

步骤S4：计算采集的图像和棋盘格的单应矩阵，进行图像处理并提取激光线；

步骤S5：通过单应矩阵计算激光线在棋盘格上的坐标，并记录该激光线上各像素对应的空间坐标；

步骤S6：重复所述步骤S3到步骤S5，直到完成激光线各像素点的标定，建立相机像素平面到光平面间的映射关系，至此全部完成标定。

作为本发明的进一步改进，所述步骤S6中如未能全部完成结构光标定，则调整移动导轨上的棋盘标靶位置，然后重复所述步骤S2到步骤S5的操作，直至全部完成标定后结束。

作为本发明的进一步改进，所述步骤S3的棋盘标靶上的每个棋盘格的编码均记录有唯一的位置信息。

作为本发明的进一步改进，所述步骤S3的棋盘格检测方法具体采用Harris角点检测算法。

作为本发明的进一步改进，所述步骤S1的畸变校正是通过采集不同角度下两个以上的棋盘格图像，并建立相机成像模型和畸变模型进行求解相机畸变参数。

作为本发明的进一步改进，所述步骤S4的单应矩阵具体采用为三乘三的矩阵，并利用棋盘格上至少四个不在同一条线上的角点进行求解该变换矩阵数据，利用该矩阵最后进行求解图像上的激光线对应的棋盘格坐标。