[发明专利]一种飞机大范围表面质量检测系统的信号同步方法

权利要求书

1.一种飞机大范围表面质量检测系统的信号同步方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1，搭建大范围多相机表面质量检测系统，所述检测系统包含多个位置固定的相机、一台由运动机构搭载的投影装置以及同步线缆和同步控制模块；所有相机视野的集合能够覆盖被测物表面，且被测物表面任意一点均对至少两台相机可见；每台相机分别有一根数据线和一根同步信号线与同步控制模块相连，投影装置有一根同步信号线与同步控制模块相连；

步骤2，同步控制模块持续发出同步方波信号，通过同步线缆控制投影装置投影和相机采集；各相机计算其视野内的平均亮度b_i，将平均亮度b_i的值回传给同步控制模块；

步骤3，在投影装置不投射图案时，统计全部相机在同一时刻的平均亮度B，即为环境平均亮度；

步骤4，投影装置投影全通道最高亮度纯色图像，所有相机同步采集图像，并计算图像平均亮度b_i’，剔除b_i’≤B的相机，对其余相机按b_i’由大到小排序；

步骤5，同步控制模块选通图像平均亮度最高和次高的两台相机的同步信号，关闭其他相机的同步信号输出，重新开始输出同步信号；

步骤6，投影装置投影结构光图像，开启同步的两台相机采集图像，重建三维数据；

步骤7，移动投影装置，重复步骤4-步骤6，直至获取被测物表面的全部三维数据。

2.根据权利要求1所述的一种飞机大范围表面质量检测系统的信号同步方法，其特征在于：所述步骤5具体包括：计算i＝1～N的b_i'-b_i，将其中为正的结果进行排序，确定数值最大和数值次大的结果对应的i和j，即为需要选通的相机的编号；同步控制模块选通此两编号的相机的同步信号，关闭其他相机的同步信号输出，重新开始输出同步信号，此时系统中仅传输这两台相机的图像数据。

3.根据权利要求1所述的一种飞机大范围表面质量检测系统的信号同步方法，其特征在于：投影全通道最高亮度图像时，可见投影区域的相机只输出其平均亮度值，不输出图像。

4.根据权利要求1所述的一种飞机大范围表面质量检测系统的信号同步方法，其特征在于：图像平均亮度最高和次高的两台相机，其公共可见投影区域的面积是所有双相机组合中最大的。

5.根据权利要求1所述的一种飞机大范围表面质量检测系统的信号同步方法，其特征在于：所述步骤1和步骤2之间还包括步骤a，所述步骤a具体包括：对多相机进行排序，确保相邻序号的相机之间有足够大的公共视野，最后一个序号的相机和第一个序号的相机之间有足够大的公共视野。

6.根据权利要求5所述的一种飞机大范围表面质量检测系统的信号同步方法，其特征在于：所述步骤a与步骤2之间还包括步骤b，所述步骤b具体包括：标定全部相机的内外部参数。

7.根据权利要求1所述的一种飞机大范围表面质量检测系统的信号同步方法，其特征在于：所述步骤2中，平均亮度b_i的计算方法为：其中，b(m,p)为像素坐标(m,p)处的像素感受到的亮度，M和P分别为一列和一行的像素总数。

8.根据权利要求1所述的一种飞机大范围表面质量检测系统的信号同步方法，其特征在于：所述步骤6中重建三维数据具体包括：

步骤6.1，依据相机内外部参数对相机做基线对齐，将中的旋转部分提取出来，相机i的坐标系乘以相机j的坐标系乘以其中相机i和相机j为图像平均亮度最大和次大对应的两台相机，为相机i和相机j的坐标转换关系；

步骤6.2，将转换后的相机i和j的图像左右水平排列，则三维空间中一点P在相机i和j的图像中的对应点，位于同一条水平线上；

步骤6.3，对图像中的激光线进行提取中心线操作，在相机i的图像中激光线中心线上选取一点P_i，通过作水平线的方式找到其在相机j的图像中激光线中心线上的对应点P_j；

步骤6.4，设该P点的世界坐标系坐标为P_W，世界坐标系建立在相机1的坐标系下，有P_i＝K_iT₁ⁱP_w，P_j＝K_jT₁^jP_w，联立可解P_W，同理可将激光线中心线上的点全部三维重建；其中，K_i为相机i的内部参数矩阵，K_j为相机j的内部参数矩阵；T₁ⁱ为从相机i的坐标系到相机1的坐标系的坐标转换关系；T₁^j为从相机j的坐标系到相机1的坐标系的坐标转换关系。