[发明专利]基于双目视觉的激光三维曲线轮廓定位投影方法

摘要

本发明提供了一种基于双目视觉的激光三维曲线轮廓定位投影方法，通过借助双目立体视觉系统获得被投影对象上的三维轮廓曲线的离散点序列在双目系统坐标系下的空间坐标，进而通过这些坐标与激光振镜扫描系统的标定结果求出投影所需的一系列控制信号来完成激光三维曲线轮廓定位投影，该方法投影效果好、定位精度高，并且所要求的硬件设备成本较低，易于在各行业进行应用。

主权项

1.一种基于双目视觉的激光三维曲线轮廓定位投影方法，其特征在于包括以下步骤：步骤一，标定双目立体视觉系统，并将标定参数保存；步骤二，利用双目立体视觉系统标定激光振镜扫描系统，得到数字控制信号D_i对应的出射光l_i在双目立体视觉系统坐标系下的方位向量v_i之间的映射关系，并保持双目视觉系统与激光振镜扫描系统的相对位置关系不变；步骤三，在被投影对象上布置可以表征被投影对象坐标系的N个视觉定位点，将被投影对象放置在双目立体视觉系统视场中，控制相机拍摄被投影对象，记左相机拍摄到的图像为P_L，右相机拍摄到的图像为P_R；步骤四，根据双目立体视觉系统拍摄的图像P_L和P_R，由双目立体视觉算法计算得到N个视觉定位点在双目立体视觉系统坐标系下的空间坐标，记为步骤五，记这N个视觉定位点在被投影对象自身坐标系下的空间坐标为与双目立体视觉系统坐标系下的N个视觉定位点空间坐标构成N个空间点对应再由这N个空间点对应确定被投影对象自身坐标系到双目立体视觉坐标系的旋转矩阵R与平移向量T；步骤六，根据定位投影要求的精度，将需要投影的连续曲线轮廓按一定间隔顺序离散成一系列点，这些点在被投影对象坐标系中的空间坐标为其中M是离散点的总数；步骤七，借助步骤五求出的旋转矩阵R与平移向量T可得到步骤六中离散点序列在双目立体视觉系统坐标系下的坐标为步骤八，向激光振镜扫描系统随机输入U个控制数字信号，由步骤二激光振镜扫描系统标定的结果得到双目系统坐标系下这U个控制数字信号对应的激光线l_m，m＝1…U方位向量v_m，从这U条激光射线中任意选出两条，在双目系统坐标系下根据它们对应的方位向量计算出两条激光线公垂线段的中点空间坐标，按照此方式共得到个空间坐标，将这个空间坐标的均值点空间坐标作为激光振镜扫描系统的近视光学投影中心，记为O；步骤九，将步骤八中的近视光学投影中心O作为直线一点，步骤七的离散点作为直线另一点，构成双目系统坐标系下的M条直线，计算这M条直线的方位向量v_k，k＝1…M，运用步骤二中激光振镜扫描系统标定的结果得到投影出这M个离散点所需输入控制数字量的初值为步骤十，将步骤九中得到的控制数字量的初值作为搜索初值，设置搜索步长为1进行递归搜索，直到离散点到控制数字量D_k对应的激光线距离不再减小时停止搜索，按照此方式搜索得到投影出这M个离散点所需输入控制数字量的精确值为D_k，k＝1，2，…M；步骤十一，将步骤十求出的一系列输入控制数字量D_k，k＝1，2，…M依次输入到激光振镜扫描系统，并根据曲线轮廓的实际长度选择合适的扫描速度，完成三维曲线轮廓定位投影。