[发明专利]一种点激光测量系统的现场标定和精密测量方法

摘要

本发明针对传统的点激光-相机测量系统标定条件苛刻、标定步骤繁琐的缺点；通过分析相机的成像原理，建立相机成像模型，引入了基线距和基准角这两个结构参数的概念，设计了一种简单灵活的点激光测量系统的现场标定和精密测量方法。该方法只需要两个标准的平面高度H1和H2即可精确完成系统结构的标定任务，并且利用该算法的点激光-相机测量系统有较高的测量精度，可以达到精密测量的要求。该算法使得点激光-相机的结构可调，以及系统结构参数的现场标定成为可能；大大增加了激光测距系统的灵活性，对实际的视觉测量具有重要意义。

主权项

1.一种点激光测量系统的现场标定和精密测量方法，其特征是：首先，利用相机多次拍摄带标记圆点靶标，提取圆形斑点的亚像素圆心坐标并自动识别角点的行列值，完成和世界坐标的匹配；根据张正友标定算法得到相机的内部参数矩阵其中α＝f/dx、β＝f/dy，f为相机焦距，dx，dy为单个CCD感光元件的长宽物理尺寸，γ为反映CCD感光元件排列倾斜程度的物理量，u₀、v₀为相机镜头光轴和CCD感光元件的交点；第二步，选择零平面和两个基准面，高度分别记为0，H1，H2，调整点激光器和相机位置使得在量程范围内，激光点都可以落在相机的视场内，分别拍摄激光在0，H1，H2所成的像点P0，P1，P2；利用图像处理算法准确获取激光像点P0，P1，P2的中心；第三步，计算相机内部参数矩阵中的图像中心点O(u₀，v₀)在P0，P1，P2所在直线上的投影点O’，u₀，v₀分别是图像中心点O的横坐标和纵坐标；相机的成像模型为针孔模型，记孔心点为O₁，得到矢量根据α，β求出依次与之间的夹角∠1、∠2、∠3，∠4＝∠1-∠3，根据∠1、∠2、∠3，∠4计算出孔心O₁到激光光线的垂直距离L和该垂线和零平面光线的夹角Δ；把L称为基线距，Δ为基准角，完成标定；第四步，得到高度和激光像点坐标的方程H＝f(u，v，L，Δ)，其中L，Δ为已知，u，v为在任意高度激光光斑中心的像素坐标，实现对高度H的实时测量。