[发明专利]基于量块的线结构光三维视觉传感器标定方法

摘要

一种基于量块的线结构光三维视觉传感器标定方法，它是将不同规格的量块间隔排布，再将量块靶标固定在移动导轨上，确保量块靶标被测面垂直于导轨移动方向，移动导轨获得量块靶标与光条交点在空间坐标系下的轴线坐标，代入线结构光传感器的数学模型进行计算，得到传感器参数等步骤。本发明具有以下优点：量块是标准量具，精度高，成本低，以量块间隔排布的方式建立靶标，激光投射器投射到量块被测面上的光条，由于量块的排布方式会出现不连续的情况，而其中每段光条的长度就是量块的标称厚度。靶标的精度极大的提高，同时降低了成本，实现了比较好的性价比。

主权项

1、一种基于量块的结构光视觉传感器标定方法，其特征在于：依次包括下列步骤：(1)根据所需标定的图像区域，选择标称厚度小于摄像机视场范围的至少一种规格的量块进行间隔且交错排布，其中相邻的量块的被测面不能位于同一平面上，相间隔的量块的被测物位于同一平面上；(2)将量块靶标固定于一个移动导轨上，调整量块被测面，使其垂直于导轨移动方向，并且调整导轨，使量块被测面垂直于投射光平面；(3)通过移动靶标，使在导轨上处于不同位置，光投射器投射出横截面为矩形的光束，在量块被测面上产生一条不连续光条，调整光条，确保光条垂直于量块；(4)定义靶标在第一个位置，即距离传感器最近位置时光条和中心量块的光条端点，为空间测量坐标系的原点，然后沿不连续光条定义OY轴，沿导轨移动方向定义OX轴，建立空间坐标系；(5)由摄像机拍摄量块靶标图像，通过测量光条像素点与图像左下角间横向和竖向距离，获取这些不连续光条的像素坐标；(6)通过图像处理，从步骤(5)所获得光条像素坐标中寻找光条像素点中灰度值由白色跳变为黑色的像素，将其定义为光条端点，并提取各个光条两端端点的像素坐标(X，Y)，根据量块排布确定量块端点的坐标xw，根据靶标移动的步长来确定坐标yw，将他们组合即为靶标上各不连续光条端点在空间坐标系下的坐标(xw，yw，zw)，其中zw是光条所在平面的位置坐标，一般情况下为定值，默认为零，代入如式(1)的线结构光传感器的数学模型进行计算，可以得到摄像机的传感器参数R、t，$\left[\begin{array}{c}\mathrm{\ω}\·X\\ \mathrm{\ω}\·Y\\ \mathrm{\ω}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{cccc}f& 0& 0& 0\\ 0& f& 0& 0\\ 0& 0& 1& 0\end{array}\right]\left[\begin{array}{cc}R& t\\ 0& 1\end{array}\right]\·\left[\begin{array}{c}{x}_w\\ y_w\\ z_w\\ 1\end{array}\right]---\left(1\right)$式中，ω表示一比例常数，f表示CCD摄像机的有效焦距，R为3×3的旋转矩阵，t为3×1的平移矢量。