[發明專利]一種相機與結構光源結合獲取物體輪廓三維坐標的方法

有效

• 申請號: 201310698124.7
• 申請日: 2013-12-18
• 公開（公告）號: CN103697811A
• 公開（公告）日: 2014-04-02
• 發明（設計）人: 袁勇;艾青;王輝;王旭東
• 申請（專利權）人: 同濟大學
• 主分類號: G01B11/00
• 分類號: G01B11/00;G01B11/25
• 代理公司: 上海科盛知識產權代理有限公司 31225
• 代理人: 趙繼明

1.一種相機與結構光源結合獲取物體輪廓三維坐標的方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：

1)以固定的相對位置安裝相機和結構光，且結構光在相機的視場范圍內；

2)建立相機坐標系；

3)標定結構光在相機坐標系中的平面方程式；

4)將標定過的結構光投射在物體上，結構光形成物體的輪廓線，相機采集結構光在物體輪廓上的圖像，提取輪廓線在成像面上的坐標k_i(x，y，id)，成像面到相機中心的垂直距離為id；

5)根據步驟4)得到的坐標k_i(x，y，id)計算物體輪廓的三維坐標。

2.根據權利要求1所述的一種相機與結構光源結合獲取物體輪廓三維坐標的方法，其特征在于，所述的相機和結構光通過安裝支架剛性連接。

3.根據權利要求1所述的一種相機與結構光源結合獲取物體輪廓三維坐標的方法，其特征在于，所述的步驟2)中，建立相機坐標系時，取相機中心為坐標系原點，相機的相機光軸為Z軸，成像面的水平方向為X軸，成像面的豎直方向為Y軸，其中Z軸垂直于成像面，并過成像面的中心。

4.根據權利要求1所述的一種相機與結構光源結合獲取物體輪廓三維坐標的方法，其特征在于，所述的步驟3)具體為：

301)計算結構光和靶標平面A的交線

在相機與結構光的交線處放置靶標，調整靶標位置，使靶標和結構光同時在相機的視場范圍內，記錄該位置為A處，該位置處靶標的平面方程為S_A；

相機拍攝靶標和結構光在A處的圖像，通過圖像閾值分割技術，分別提取靶標上的4個靶點和結構光在像平面上的坐標信息；

由4個靶點的坐標信息計算出S_A的方程式，結構光在像平面上的所有點和相機坐標系原點構成一個平面P_A，根據透射投影模型，P_A與S_A的交線即是結構光和靶標在位置A處的交線在相機坐標系中的實際位置；

計算P_A和S_A相交，得到結構光和靶標在位置A處的交線在相機坐標系中的方程L_A；

302)計算結構光和靶標平面B的交線

調整靶標位置到B處，重復步驟301)的過程，計算出結構光和靶標在位置B處的交線方程L_B；

303)計算結構光的平面方程式

L_A和L_B都在結構光平面上，由直線方程L_A和L_B計算出結構光在相機坐標系中的平面方程式S。

5.根據權利要求4所述的一種相機與結構光源結合獲取物體輪廓三維坐標的方法，其特征在于，所述的靶標在位置A處和位置B處時的夾角在60°～90°之間。

6.根據權利要求4所述的一種相機與結構光源結合獲取物體輪廓三維坐標的方法，其特征在于，所述的步驟5)具體為：

501)作射線Ok_i，O為相機中心；

502)根據透射投影關系，求解Ok_i和S的交點，即得到物體輪廓的三維坐標f_i(x_f，y_f，z_f)。