[發明專利]基于單目視覺間接標定方法的自由平面尺寸測量方法

有效

• 申請號: 201410273126.6
• 申請日: 2014-06-18
• 公開（公告）號: CN104019745A
• 公開（公告）日: 2014-09-03
• 發明（設計）人: 何炳蔚;董升升;林建楠;林昌
• 申請（專利權）人: 福州大學
• 主分類號: G01B11/00
• 分類號: G01B11/00;G06T7/00
• 代理公司: 福州元創專利商標代理有限公司 35100
• 代理人: 蔡學俊

技術領域

本發明涉及視覺檢測技術領域，特別是一種基于單目視覺間接標定方法的自由平面尺寸測量方法。

背景技術

生產廠家采用的外觀尺寸檢測方式大多是人工檢驗，而人工檢驗結果往往不確定，產品是否為良品和不良品的判斷都完全依賴于工人的工作經驗，造成產品品質不穩定。在現代化制造業中，隨著機器視覺技術、計算機技術的不斷發展，以及圖像處理、模式識別等技術的不斷進步，視覺檢測已逐漸成為零件表面尺寸信息主要的測量手段。

目前的測量方法是采用產品圖像中相關的像素數量乘以該像素與實物對應尺寸的比例系數然后計算出產品的尺寸。常見的視覺測量方法主要有單目視覺測量、雙目視覺測量、結構光視覺測量等。雙目視覺通過對兩臺相機進行信息融合可以達到較高的精度，但是較單目視覺測量具有結構復雜、測量時間長、成本較高的缺點。結構光測量精度受物理光學的限制，存在遮擋問題，測量系統標定比較困難，測量精度與速度相互矛盾，難以同時得到提高。

發明內容

本發明的目的是提供一種基于單目視覺間接標定方法的自由平面尺寸測量方法，能實現待測平面與相機坐標系之間的外參數的間接標定，而且利用本發明針對一般平面位置的情形，可實現物體的多個自由平面的同時檢測。

本發明采用以下方案實現：一種基于單目視覺間接標定方法的自由平面尺寸測量方法，其特征包括以下步驟：

步驟S01：相機依次拍攝標定板處于若干個不同方位的圖像，利用這些圖像完成相機的標定；

步驟S02：將標定板置于工作平臺上，相機拍攝標定板圖像，并由此標定相機系與參考平面系之間的外參數；

步驟S03：測量與被測平面相關的尺寸、方位參數，包括：參考點高度，平面傾斜角θ和平面傾斜線的方位角β；

步驟S04：根據步驟S03獲得的參數，完成物體坐標系和參考平面坐標系之間的外參數標定；并由步驟S02的標定結果，完成相機系與物體坐標系的間接標定；

步驟S05：利用單目重建原理和標定得到的系統內、外參數，對待測平面的點、線特征進行測量。

在本發明一實施例中，所述步驟S01中具體是將相機置于15個不同位置姿態，并依次由相機拍攝對應的圖像，由此標定相機的內參數，得到的標定結果如下所示；

Ac=1791.53090554.896301791.9721375.7836001,Kc=-0.098020.22360.00090.0048]]>

其中A_c為相機內參矩陣，K_c為相機的畸變參數；所采用相機的圖像分辨率為1024×768。

在本發明一實施例中，所述步驟S02是通過MATLAB標定工具箱得到相機系o_c-x_cy_cz_c與參考平面坐標系o’-x’y’z’之間的變換矩陣R_c(3×3)和T_c(3×1)，它們滿足以下關系：

X_c＝R_cX_r+T_c????(1)