[发明专利]一种三维激光扫描系统的标定方法、装置和计算机设备

说明书

本发明实施例提供了一种三维激光扫描系统的标定方法、装置和计算机设备，所述三维激光扫描系统包括相机、激光发射器及具有台阶面的标定块，包括：采用标定后的相机获取到所述具有台阶面的标定块的激光条纹；提取出所述激光条纹的中心，针对各个台阶面的激光条纹进行分割，得到平面和垂直面的点集合；通过所述平面和垂直面的点集合计算得到台阶面水平面间的高度误差、台阶面垂直面间的宽度误差；采用台阶面水平面间的高度误差、台阶面垂直面间的宽度误差建立优化函数；通过信赖域算法求解所述优化函数，得到激光平面的参数。仅使用一个台阶面即可完成线激光三维测量系统的标定及参数优化，操作简单，效率高，适合现场操作，结果准确。

技术领域

本发明涉及计算机技术领域，特别是涉及一种三维激光扫描系统的标定方法、一种三维激光扫描系统的标定装置、一种计算机设备和一种存储介质。

背景技术

基于激光器和相机搭建的线激光三维重建是目前广泛使用的非接触式三维测量的方法中最重要的一种，该技术基于立体视觉中的三角测量原理，通过线激光投影一个激光平面到物体上，利用标定过的相机获取物体上的激光平面条纹，通过三角测距原理可以得到目标物体被激光平面照亮位置的三维坐标。在线激光的测量中最重要的也是第一个步骤就是标定。其中标定又分为相机的标定和激光平面的标定。其中相机一般采用的基于小孔成像的畸变模型，针对该问题已经有很多成熟且高精度的算法和专利，其中最为著名的是张氏标定。激光平面的标定主要是指的标定激光器发射的光刀平面在相机坐标系下的平面方程。

针对线结构光的激光平面的标定目前虽然也存在较多的方法和专利。这些标定方法一般都是针对棋盘格或者是标准物体进行拍照计算得到激光平面方程参数。但是这些方法存在有以下问题：对标定物体的制作精度要求高，需要多次采图，需要特殊的辅助平台(如位移平台)，计算复杂，容易落入局部最优点。

综上所述，现有方法存在的问题主要有2点：1)标定过程有诸多些问题需要注意，如标定板的制作，标定过程摆放的位置，标定图像的数量等等，如果经验不足，很容易得到较差的标定参数；2)现有方法的标定参数优化是基于检测到角点到标定平面的映射2D图像坐标误差最小为准则的，而实际测量中是以三维坐标距离等三维尺度为标准的，因此标定优化误差很难反映出实际的标定参数优劣。

发明内容

鉴于上述问题，提出了本发明实施例以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的一种三维激光扫描系统的标定方法、一种三维激光扫描系统的标定装置、一种计算机设备和一种存储介质。

为了解决上述问题，本发明实施例公开了一种三维激光扫描系统的标定方法，所述三维激光扫描系统包括相机、激光发射器及具有台阶面的标定块，包括：

采用标定后的相机获取到所述具有台阶面的标定块的激光条纹；

提取出所述激光条纹的中心，针对各个台阶面的激光条纹进行分割，得到平面和垂直面的点集合；

通过所述平面和垂直面的点集合计算得到台阶面水平面间的高度误差、台阶面垂直面间的宽度误差；

采用台阶面水平面间的高度误差、台阶面垂直面间的宽度误差建立优化函数；

通过信赖域算法求解所述优化函数，得到激光平面的参数。

优选地，所述方法还包括：

针对所述相机进行标定，得到相机的内参数、外参数及畸变。

优选地，所述提取出所述激光条纹的中心，针对各个台阶面的激光条纹进行分割，得到平面和垂直面的点集合，包括：

通过Steger算法提取出所述激光条纹的中心，针对各个台阶面的激光条纹进行分割；

采用霍夫直线拟合算法，拟合得到各个台阶的平面的点集合及垂直面的点集合。

优选地，所述通过Steger算法提取出所述激光条纹的中心，包括：