[发明专利]一种用于三维视觉测量系统的二次标定方法

说明书

本发明涉及视觉测量系统标定技术领域，公开了一种用于三维视觉测量系统的二次标定方法，包括步骤S1：根据世界坐标值和图像坐标值对系统进行初次标定；步骤S2：用初次标定的系统对标准件进行三维重建，根据重建结果对标定误差评价；步骤S3：依据标定误差评价结果，对初次系统标定时采用世界坐标值进行优化，利用优化后的世界坐标值对初次标定的系统进行二次标定；步骤S4：利用二次标定后的系统重建标准件，直到重建标准件的结果与其的理论值误差满足预设条件，获得高精度标定结果。本发明基于最优化算法，对标准件的重建结果及其理论值的偏差分析，以得到重建标准件误差最小为优化目标，对系统进行高精度二次标定。

技术领域

本发明涉及视觉测量系统标定技术领域，具体涉及一种用于三维视觉测量系统的二次标定方法。

背景技术

视觉测量具有非接触、测量速度快、精度高、测量方法灵活等优点，广泛应用在缺陷检测、三维面形测量等多个领域。三维视觉测量方法因其速度快、精度高、实用性强等特点成为三维测量的最佳方法之一，三维视觉测量的关键就是获得相机拍摄图片的像素坐标和其对应的世界坐标系下坐标之间的关系，为了准确地描述该关系，需要对相机组成的测量系统进行参数标定即系统标定。在三维视觉测量中，系统标定是系统工作的基本步骤和关键环节，系统标定的精度将会直接影响三维视觉测量系统的测量精度。

三维视觉测量系统标定首先需要获得世界坐标系坐标和图像坐标系坐标，世界坐标系的世界坐标的获取是通过建立世界坐标系，此时建立的坐标系称为理想坐标系，由于轴系误差或者标定靶位姿误差，实际的世界坐标系与理想坐标系之间会存在一定的偏差，因此获得的世界坐标系下的实际值与理想值也存在偏差，这个偏差将会影响到系统标定的精度。另一方面，三维视觉测量系统标定后，系统经过长时间放置或者在搬运系统的过程中发生磕碰时，系统内部结构将会发生微小漂移，伴随着系统内部结构的改变，测量系统的参数也会发生改变，初始系统标定的结果将不再适用。因此，需要对系统进行二次标定以保证系统具有较高的测量精度。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供具有重要的实用价值的一种用于三维视觉测量系统的二次标定方法，以提高三维视觉测量系统的标定精度和测量精度。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种用于三维视觉测量系统的二次标定方法，包括：

步骤S1：根据世界坐标值和图像坐标值对系统模型进行初次标定；

步骤S2：用初次标定的系统模型对标准件进行三维重建，根据重建结果对标定误差评价；

步骤S3：依据标定误差评价结果，对初次系统标定时采用世界坐标值进行优化，利用优化后的世界坐标值对初次标定的系统模型进行二次标定；

步骤S4：利用二次标定后的系统模型重建标准件，直到重建标准件的结果与其的理论值误差满足预设条件，获得高精度标定结果。

在本发明中，进一步的，还包括：步骤S5：对步骤S4中标定结果进行精度验证。

在本发明中，进一步的，所述步骤S4包括：

步骤S41：对标准件重建，并求取每个标准件实际值与理想值的偏差Δ_i；

步骤S42：对所有的实际值与理想值的偏差求和为，计算公式如下：

步骤S43：判断是否满足预设条件，不满足则返回步骤S31，满足则步骤S44；

步骤S44：获得重建标准件精度最高的偏转角，计算此时的世界坐标值，利用该坐标对系统进行标定，获得为高精度标定结果。

在本发明中，进一步的，所述步骤S3包括：采用最优化算法对坐标系之间的偏转角进行优化，并将优化后的结果代入世界坐标系中获得优化后的世界坐标值。