[發明專利]一種超高速實時三維視覺測量裝置及方法

有效

• 申請號: 200910089727.0
• 申請日: 2009-07-21
• 公開（公告）號: CN101603812A
• 公開（公告）日: 2009-12-16
• 發明（設計）人: 張廣軍;孫軍華;劉震;魏振忠;劉謙哲
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: G01B11/00
• 分類號: G01B11/00;G01B11/03;G01B11/25
• 代理公司: 北京派特恩知識產權代理事務所（普通合伙）
• 代理人: 張穎玲;王黎延

1.一種超高速實時三維視覺測量裝置，其特征在于，該測量裝置包括：面 陣攝像機、一個以上激光位移傳感器；其中，

面陣攝像機，用于拍攝靶標圖像，得到靶標坐標系到攝像機坐標系之間的 變換關系；

激光位移傳感器，用于投射激光光線到靶標上形成光點，得到測量基準點， 基于處于不同位置的靶標，獲得激光光線在攝像機坐標系作為全局坐標系下的 空間直線方程；投射激光光線到被測物形成光點，根據被測光點與測量基準點 之間的線段長度，計算出所述被測光點對應的參數t的值；再將t代入空間直線 方程，獲得所述被測光點在全局坐標系下的坐標。

2.根據權利要求1所述的超高速實時三維視覺測量裝置，其特征在于，所 述激光位移傳感器進一步包括激光器、鏡頭、成像器件以及信號處理器；其中，

激光器，用于發射激光光線；

鏡頭，用于將激光器發出的激光形成光束，投射到被測物上，形成光點， 并最終成像在成像器件上；

成像器件，用于成像激光器經過鏡頭投射在被測物上的激光光點；

信號處理器，用于產生驅動信號使成像器件正常工作，并根據光點在成像 器件上的像點位置及三角幾何關系，計算被測物的位移大小并輸出。

3.根據權利要求2所述的超高速實時三維視覺測量裝置，其特征在于，所 述面陣攝像機與所述激光位移傳感器中的激光器構成三維視覺傳感器；

所述成像器件與信號處理器構成線陣攝像機；所述鏡頭為透鏡。

4.根據權利要求3所述的超高速實時三維視覺測量裝置，其特征在于，所 述一臺面陣攝像機與一個激光位移傳感器構成單點超高速實時三維視覺測量裝 置；所述一臺面陣攝像機與多于一個的激光位移傳感器構成多點超高速實時三 維視覺測量裝置。

5.一種超高速實時三維視覺測量方法，其特征在于，該方法包括：

設置全局坐標系；

將平面靶標放置在第一位置，一個以上激光位移傳感器分別發射激光光線 投射到平面靶標上，分別形成光點，將此光點作為測量基準點；面陣攝像機拍 攝平面靶標圖像，得到靶標坐標系到攝像機坐標系的變換關系；提取靶標特征 點圖像坐標，獲得平面靶標上光點在靶標坐標系下的坐標；再將靶標坐標系下 的坐標轉換為攝像機坐標系下的坐標；

將平面靶標移動放置到第二位置，一個以上激光位移傳感器分別發射激光 光線投射到平面靶標上，分別形成光點；面陣攝像機再次拍攝平面靶標圖像， 計算平面靶標上光點在攝像機坐標系下的坐標；求出激光光線在攝像機坐標系 下的空間直線方程；

基于獲得的三維測量基準點和空間直線方程，根據被測光點與測量基準點 之間的線段長度，計算出所述被測光點對應的參數t的值；再將t代入空間直線 方程，獲得所述被測光點在全局坐標系下的坐標。

6.根據權利要求5所述的超高速實時三維視覺測量方法，其特征在于，所 述設置全局坐標系為：將攝像機坐標系作為全局坐標系。

7.根據權利要求5或6所述的超高速實時三維視覺測量方法，其特征在于， 所述計算被測光點在全局坐標系下的坐標為：

先根據激光位移傳感器投射到被測物上形成的被測光點與測量基準點之間 的線段長度，計算出所述被測光點對應的參數t的值；再將t代入空間直線方程， 獲得所述被測光點在全局坐標系下的坐標。