[发明专利]一种基于线激光的三维点云数据获取方法

摘要

本发明公开了一种基于线激光的三维点云数据获取方法，从每个像元出发，设置过该像元的激光条纹边界灰度值来定位激光条纹边界；进而计算激光条纹右边界过该像元时的时刻t，求出在时刻t时的激光平面在摄像机坐标系下的平面方程；最后通过联立每个像元的光线束与时刻t时过该像元的激光平面方程求解该像元对应物点的三维坐标，从而最终获取到物体表面的点云数据集。本发明可以自行搭建简易扫描系统，方便实用、成本低、测量精度高，获取点云数据更快速、便捷。

主权项

1.一种基于线激光的三维点云数据获取方法，其特征在于，包括：步骤1，选定参考坐标系，对摄像机进行内、外参数标定；步骤2，选择相互垂直的辅助平面H和辅助平面V，求解在摄像机坐标系下所述辅助平面H和辅助平面V的平面方程；步骤3，手持线激光器扫描被测物体，确定与被测物体对应的每个像元在摄像机拍摄的连续视频帧序列中的灰度最大值vmax，设定vb＝σ×vmax作为过所述像元的激光条纹边界的灰度值，其中0<σ<1；针对与被测物体对应的每个像元分别执行下述步骤4～步骤7，以得到激光条纹右边界分别在进入每个像元时的时刻t时所在的激光平面方程，然后执行步骤8：步骤4，利用时间内插计算连续视频帧序列中激光条纹右边界进入每个像元时的时刻t；其中，时刻t大于所述连续视频帧序列中第k帧对应的时刻k且小于所述连续视频帧序列中第k+1帧对应的时刻k+1，在所述第k帧时，所述像元在第k帧的灰度值小于激光条纹右边界灰度值，在所述第k+1帧时，所述像元的灰度值大于激光条纹右边界灰度值；步骤5，在像平面中任取三个参考行，使得所述三个参考行均不与被测物体相交且与激光条纹右边界的交点不在同一条直线上，对于所述三个参考行中的每个参考行r，利用空间线性内插求出所述参考行r分别与所述第k帧、第k+1帧中激光条纹右边界相交的交点的坐标；其中，对于所述第k帧和第k+1帧中激光条纹右边界，在所述参考行r上均存在相邻的两个像元a(r,j)、a(r,j+1)满足a(r，j)的灰度值大于激光条纹右边界的灰度值且a(r，j+1)的灰度值小于激光条纹右边界的灰度值；步骤6，根据每个所述参考行r分别与第k帧、第k+1帧中激光条纹右边界相交的交点的坐标，利用空间线性内插求出在所述时刻t时激光条纹右边界与每个所述参考行r相交的交点的坐标；步骤7，根据求出的所述时刻t时激光条纹右边界与所述三个参考行在像平面上的三个交点的坐标以及所述辅助平面H、辅助平面V的平面方程，求解在摄像机坐标系下所述三个交点对应的光线束与所述辅助平面H或辅助平面V相交的三个空间点的坐标，根据所述三个空间点的坐标拟合激光条纹右边界在所述时刻t时所在的激光平面方程；步骤8，将每个像元对应的光线束参数方程分别与激光条纹右边界在进入该像元时的时刻t时所在的激光平面方程联立，求解每个像元对应物点在摄像机坐标系下的三维坐标；保存或输出由被测物体所有像元对应物点的三维坐标构成的点云数据集。