[發(fā)明專利]一種船舶外板水火加工過程中的型面數(shù)據(jù)采集方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410257821.3
• 申請日: 2014-06-11
• 公開（公告）號: CN104765702B
• 公開（公告）日: 2018-08-10
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 甄希金;楊潤黨;胡民政;許建新
• 申請（專利權(quán)）人: 上海船舶工藝研究所
• 主分類號: G06F13/38
• 分類號: G06F13/38
• 代理公司: 上海世貿(mào)專利代理有限責(zé)任公司 31128
• 代理人: 陳穎潔

1.一種船舶外板水火加工過程中的型面數(shù)據(jù)采集方法，其特征在于該方法包括以下步驟：

A、在待測外板上投射可變特征圖案，使用投影設(shè)備在待測外板上投射覆蓋全板面的兩組圖案相同、顏色不同的特征圖案，且顏色為紅色和綠色先后各一次；

B、利用雙目相機(jī)進(jìn)行2D圖像采集；

C、提取上述2D圖像中的特征圖案，基于色差原理提取上述2D圖像中的特征圖案，假定圖像上某一像素的顏色值為：

第一第二幅圖片上某一像素的顏色值分別為：

則該像素為特征點(diǎn)的定義為：

θ為設(shè)定的閾值，其中fn定義為：

D、計算特征圖案中心像素坐標(biāo)，基于質(zhì)心法計算上述特征圖案中心像平面坐標(biāo)：

設(shè)特征圖案任意像素坐標(biāo)為P_ix，P_iy，則該特征圖案中心像素坐標(biāo)P_cx和標(biāo)P_cy為：

其中n為特征圖案包含像素點(diǎn)的數(shù)目；

E、對雙目相機(jī)拍攝的兩組圖像中的特征圖案中心進(jìn)行立體匹配；

F、通過三維重建計算特征圖案中心的空間三維坐標(biāo)，以兩個CCD攝像機(jī)光軸的交點(diǎn)為原點(diǎn)，建立目標(biāo)物坐標(biāo)系x-y-z，其x軸與兩CCD攝像頭基線S₁S₂平行，S₁S₂＝d₀，l₀為x軸到基線S₁S₂的距離，OS₁與x軸的夾角為α₀，OS₂與x軸的夾角為β₀，其中-π/2<α₀<π/2，-π/2<β₀<π/2，若光斑上一點(diǎn)M處于xy平面內(nèi)，且分別在攝像機(jī)上成像，其投影直線分別為MA、MB，A、B是投影直線與基線S₁S₂的交點(diǎn)，定義AB距離為d，在像平面u軸的截距分別為u₁、u₂，假設(shè)在光軸之左為正，在光軸之右為負(fù)，MA與x軸的夾角為α，MB與x軸的夾角為β，MA與光軸OS₁的夾角為γ₁，MB與光軸OS₂的夾角為γ₂，兩個攝像頭的焦距為f，由幾何關(guān)系可得：

從上式得到平面上任意點(diǎn)M的二維坐標(biāo)

當(dāng)M不是處于xy平面時，設(shè)v為M點(diǎn)在像平面v軸截距，根據(jù)三角形相似原理可得

式中：

由此可以得到M點(diǎn)的三維坐標(biāo)

G、計算所有特征圖案中心的空間三維坐標(biāo)，獲取外板點(diǎn)云數(shù)據(jù)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種船舶外板水火加工過程中的型面數(shù)據(jù)采集方法，其特征在于：所述步驟A中特征圖案為圓形特征，圓形特征直徑和間距根據(jù)板面尺寸和相機(jī)工作距離預(yù)設(shè)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種船舶外板水火加工過程中的型面數(shù)據(jù)采集方法，其特征在于：所述步驟B中相機(jī)為具有確定相對位姿關(guān)系的兩臺CCD相機(jī)，且從兩個角度同時拍攝帶有特征圖像的船板，其中兩臺相機(jī)的位姿關(guān)系根據(jù)船板尺寸范圍確定，確保在該位姿關(guān)系下兩臺相機(jī)視場分別能覆蓋整個船板。