[发明专利]一种线结构光测量系统的标定方法、标定装置、以及系统

权利要求书

1.一种线结构光测量系统的标定方法，其特征在于，该方法包括,

基于线结构光测量系统所采集的线结构光投射标定板产生的中心线图像，提取激光中心线的图像位置信息；

构建一目标函数，该目标函数用于累计：位于标定板中的第一特征点在世界坐标系下的空间位置信息，与，第一特征点在图像中的像素位置信息基于拟合函数所得到世界坐标系下的坐标的误差，

求解使得所述目标函数取得最小值时的拟合函数，作为第一特征点的空间位置信息与第一特征点在图像中的像素位置信息的映射关系，

根据所述映射关系，获取中心线图像中第二特征点在世界坐标系下的空间位置信息，得到第二特征点的图像位置信息与第二特征点的空间位置信息之间的第一映射关系；

至少基于两条中心线中第二特征点的所述第一映射关系，通过插值构建该两条中心线图像之间图像位置信息与对应的空间位置信息之间的第二映射关系；

其中，

所述两条中心线所在的激光平面重合，且相对于线结构光测量系统具有不同的距离，

所述激光平面为线结构光投射标定板时光路所确定的平面，

所述第二映射关系以如下方式构建：

对于图像中的每一列中心线像素点，

以第一中心线中的第二特征点、以及第二中心线中的第二特征点为插值点，根据第一映射关系确定插值点所对应的空间位置信息，采用样条插值，计算位于该插值点之间所有图像像素点所对应的空间位置信息，得到第二映射关系。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述线结构光测量系统所采集的线结构光投射标定板产生的图像按照如下方式采集：

采集标定板相对于线结构光测量系统位于至少两个不同距离的测量位置处、且线结构光投射所产生的激光光带位于标定板区域时的图像，并记录线结构光测量系统与标定板之间相对的测量位置信息；

所述提取激光中心线的图像位置信息包括，采用灰度重心法粗提中心线位置，再对提取的中心线位置利用Steger法进行优化，得到中心线的亚像素坐标。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述线结构光测量系统的位置固定，并且线结构光测量系统的激光投射被调整，使得激光光带位于标定板中间区域；

所述标定板被安装于可测得测量位置信息的升降台，各个高度位置处线结构光在标定板所投射的图像、以及各个高度位置处的测量位置信息被采集，其中，各个高度之间的距离为设定的间距距离；

所述激光光带包括光条纹，

所述采用灰度重心法粗提中心线位置，再对提取的中心线位置利用Steger法进行优化，得到中心线的亚像素坐标，包括，

提取图像中光条纹的每列像素的能量中心，作为该光条纹截面区域的中心点亚像素坐标，

利用高斯模板与中心点附近图像进行卷积，计算光条纹中像素的行坐标和列坐标的一阶导数和二阶导数，得到海森矩阵；

对海森矩阵计算特征值和特征向量，选择特征值中绝对值大于设定阈值的特征值所对应特征向量，该特征向量包括行特征分量和列特征分量；

根据所选择的特征向量、一阶导数、和二阶导数，计算优化步长，

基于优化步长，分别根据行特征分量和列特征分量，计算优化后的中心点行坐标和列坐标，得到中心线的亚像素坐标；

所述提取激光中心线的图像位置信息进一步包括，将优化后的中心点作为中心线中的第二特征点。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述标定板包括形成标定板中第一特征点的黑白棋盘格图案或者圆点阵列式图案；

所述求解使得所述目标函数取得最小值时的拟合函数，包括，

通过最小二乘法，求解所述映射关系，

所述根据所述映射关系，获取中心线图像中第二特征点在世界坐标系下的空间位置信息，包括：

根据所述映射关系，计算所述中心线图像中各第二特征点在世界坐标系下的空间位置信息。