[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

说明书

本申请公开了一种线结构光测量系统的标定方法，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用作标靶的标定板而产生的图像，提取激光中心线的图像位置信息；根据标定板中第一特征点在世界坐标系下的空间位置信息，获取所述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；至少基于两条以上中心线中第二特征点的所述第一映射关系，通过插值构建该两中心线图像之间所有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。本发明避免了拟合参数和拟合模型选择造成的误差，并有利于简化测量时的计算，提高了标定的准确性。

技术领域

本发明涉及结构光测量领域，特别地，涉及一种线结构光测量系统的标定方法。

背景技术

线结构光测量系统主要基于光学三角测量原理，由激光器和图像采集装置共同作为结构光图像传感器组成视觉测量系统。激光器发射的带状光束投射到被测物体表面上被调制成包含特定信息的激光光带，从图像采集装置获取调制后的激光光带图像，从激光光带图像提取激光中心线，从而根据激光中心线计算出被测物体轮廓的三维信息。

线结构光测量系统的标定是为了获取图像像素点与激光平面空间三维点的对应关系。标定方法主要包括：基于图像像素点所提取特征点的映射关系建立和映射关系计算，其中，

特征点的映射关系刻画了特征点的三维坐标和图像坐标的一一对应关系，通常利用已经标定好的相机内参结合靶标尺寸计算特征点三维坐标，其中，靶标可以为具有精确尺寸的标准件；

进行映射关系计算时，例如公开号CN102132125B利用特征点映射关系求解单应矩阵，同时采用与相机标定相同的畸变模型解决非线性的问题，公开号CN108844489A利用8个参数来拟合特征点之间区域的映射规律。

现有的标定方法均需要预先对相机进行标定，获得的标定参数既用于特征点计算，也用于后续的物体轮廓测量，然而线结构光测量系统采用的沙姆成像模型与常用的相机模型不完全相同，且相机模型本身也存在一定的误差；参与映射关系计算的特征点仅是图像中的部分点，没有充分利用特征点的映射，导致仅适合局部区域的标定，对于全幅图像仅利用一套畸变参数和模型导致标定结果误差较大。

发明内容

本发明提供了一种线结构光测量系统的标定方法，以提高激光平面标定结果的准确性。

本发明提供的一种线结构光测量系统的标定方法是这样实现的：

基于线结构光测量系统所采集的线结构光投射用作标靶的标定板而产生的图像，提取激光中心线的图像位置信息；

根据标定板中第一特征点在世界坐标系下的空间位置信息，获取所述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信息空间位置信息之间的第一映射关系，

至少基于两条以上中心线中第二特征点的所述第一映射关系，通过插值构建该两中心线图像之间所有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，所述两条以上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。

较佳地，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以上不同距离的测量位置处、且线结构光投射所产生的激光线激光光带位于标定板中间区域时的图像，并记录标定板的线结构光测量系统与标定板之间相对的测量位置信息；

所述标定板为用于机器视觉的标定板；

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。