[发明专利]一种多线激光传感器的标定方法

说明书

本发明公开了一种多线激光传感器的标定方法，包括以下步骤：1）标定相机内外参、放标定板；2）投激光条，采集图像；解算特征点三维坐标，构建空间平面；3）将任一图像、任一光条中心线上点进行如下处理：①在同时采集的另一图像中找对应极线，确定极线与所有激光条交点；②利用交点与对应点解算空间坐标，寻找步骤1）构建平面上的点；如无则进行步骤4）；③上步得到点构成激光条对应空间直线；4）用相同方法处理其他激光条；5）变换位姿，重复步骤2）~4），获取所有位姿下的激光条对应空间直线；6）筛选同一激光条所对应空间直线，拟合平面，完成标定。该方法无需人为干预，能同时标出所有光平面，实现了多线激光器的快速自动化标定。

技术领域

本发明涉及传感器标定领域，具体涉及一种多线激光传感器的标定方法。

背景技术

随着光学测量技术发展，因线激光的视觉系统测试效率高、便携，被广泛应用于尺寸测量和逆向工程。该系统中包括相机和激光器，其标定包括以下两部分：双目相机标定和光平面标定。目前，对双目相机的标定有很多成熟的方法，此处不再赘述；对光平面的标定，大多仅针对单个光平面进行，具体为：视觉系统中的激光器向靶标投射光条，相机拍摄靶标以及靶标上的光条图像，提取光条点的空间坐标，变化靶标位置，多次采集靶标及光条图像，根据各位姿下获取的光条点的空间坐标，拟合出光平面。当图像中同时存在多个激光条时，多个光平面均需要拟合，此时，标定方法若沿用单线结构光的标定策略，即首先单线逐条检测、索引、估计每个光平面与标靶交线图像上的特征点，然后得到光平面方程，步骤繁琐，而且系统的最大标定精度取决于单个光平面的标定误差。

若要同时标定多个光平面，降低标定误差，难点为：无法区分各激光条，需要人工干预、区分各条激光条。由于多线结构光投射器可投射的线数较多（从7线到81线，一般情况为奇数条），且标定过程涉及到多个靶标位姿，这样人工区分的标定方式效率低且易错，标定过程耗时长。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明针对双目多线激光传感器，提出一种新的标定方法，无需人为干预，就能同时标定出所有光平面，实现了多线激光器的快速自动化标定。

为此，本发明的技术方案如下：

一种多线激光传感器的标定方法，所述多线激光传感器包括双目相机和多线激光器，双目相机中的一个标记为相机A，另一个标记为相机B；包括：

步骤一、标定双目相机内外参；在多线激光传感器的测量体积内摆放标定板，所述标定板上设有多个特征点；

步骤二、激光器在标定板上投射激光条，双目相机采集图像，图像中至少包括三个不共线的特征点以及部分或全部激光条；解算图像中特征点的三维坐标，并以此构建空间平面，将其标记为平面P；

步骤三、将相机A获取图像中的任一激光条的光条中心线上的点分别进行如下处理：所述光条中心线上的点记为点D_i，i=1,2,3,4……n，n为光条中心线上点的数量；

1）分别查找点D_i在相机B所采集图像上的极线，极线与相机B采集到图像中的所有激光条的交点组成交点集合；

2）利用交点集合中所有点分别与点D_i配合解算空间坐标，若没有空间坐标位于平面P上，则跳转到步骤四，否则，取平面P上的空间坐标为点D_i的空间坐标；

3）将n个点D_i的空间坐标形成的直线记为所述激光条对应的空间直线L；

步骤四、对相机A获取图像中其他激光条分别进行步骤三，将获取的所有空间直线L记为集合Q；