[发明专利]基于立体视觉的投影引导标定方法

说明书

本申请提供一种基于立体视觉的投影引导标定方法，投影第一图像至参考面，得到第二图像，第一图像包括多个第一标识点；拍摄第二图像，得到第三图像，第三图像具有多个第三标识点；遍历求解第一标识点和第三标识点的欧式距离，获得匹配点集合；将匹配点集合输入至映射函数，得到单应性矩阵；拍摄标定板，得到第一标定图像；将第一标定图像和单应性矩阵输入至反演函数，得到第二标定图像；单目标定第一标定图像，得到摄像装置的第一外参矩阵和第一畸变向量；单目标定第二标定图像，得到投影装置的第二外参矩阵和第二畸变向量；将第一外参矩阵和第二外参矩阵输入至转换函数，得到投影装置坐标系和摄像装置坐标系之间的旋转矩阵和平移矩阵。

技术领域

本申请涉及装配制造技术领域，具体涉及一种基于立体视觉的投影引导标定方法。

背景技术

以卫星为例的航天产品通常复杂程度较高，装配零部件型号繁多。目前在卫星的总装过程中，主要以人工装配为主。为了改善纸质文件查阅困难，人工装配效率较低，安装要求容易被遗漏等问题，工程技术人员应用增强现实技术，使用视觉与投影的手段，利用投影装置在装配对象上直接投影图形或文字，达到指导工人操作的目的。

在此类卫星装配投影引导系统的应用过程中，需要对由摄像装置与投影装置组成的“视觉-投影”装置进行相对位置标定，计算出摄像装置坐标系与投影装置坐标系的相对关系，利用摄像装置对实际装配对象进行定位，再根据标定结果计算出投影装置与装配对象的相对位姿关系，从而将待装配零部件视图准确投影至目标位置，以实现良好的虚实融合效果，因而“视觉-投影”装置标定是实现投影式工艺引导的前提条件。

当前标定方法一般为人工标识法，使用现场设置的人工标志物进行标定，需要在投影装置的投影范围内粘贴、布置二维或三维标志物，在测量投影标志与人工标志的相对位置后进行求解，该方法的缺点在于需要按规则布置标志物并进行测量，在时间上耗费较多。

发明内容

鉴于现有技术中的上述缺陷或不足，本申请旨在提供一种基于立体视觉的投影引导标定方法，包括如下步骤：

设定参考面，所述参考面设于摄像装置和投影装置的共同视场下，摄像装置坐标系与投影装置坐标系的Z轴都朝向所述参考面；

投影第一图像至所述参考面，得到第二图像，所述第一图像包括多个第一标识点；

拍摄所述第二图像，得到第三图像，所述第三图像具有多个第三标识点；

遍历求解所述第一标识点和所述第三标识点的欧式距离，获得匹配点集合，所述匹配点集合包括至少四对欧式距离小于设定阈值的所述第一标识点和与其对应的所述第三标识点；

将所述匹配点集合输入至映射函数，得到所述第一图像和所述第三图像的单应性矩阵；

在所述摄像装置的视场下设定标定板；

拍摄所述标定板，得到第一标定图像；

将所述第一标定图像和单应性矩阵输入至反演函数，得到第二标定图像，所述第二标定图像所在坐标系为所述投影装置的图像坐标系；

单目标定所述第一标定图像，得到所述摄像装置的第一外参矩阵和第一畸变向量；单目标定所述第二标定图像，得到所述投影装置的第二外参矩阵和第二畸变向量；

将所述第一外参矩阵和所述第二外参矩阵输入至转换函数，得到所述投影装置坐标系和所述摄像装置坐标系之间的旋转矩阵和平移矩阵。

根据本申请实施例提供的技术方案，在获取所述第一标定图像后，将所述第一标定图像和所述第一畸变向量输入至矫正函数，对所述第一标定图像进行畸变矫正，所述矫正函数包括径向矫正函数和切向矫正函数，所述径向矫正函数如下所示：