[實用新型]基于面結構光主動視覺的汽車車體三維重建的標定系統

有效

• 申請號: 201420438407.8
• 申請日: 2014-08-05
• 公開（公告）號: CN203981115U
• 公開（公告）日: 2014-12-03
• 發明（設計）人: 徐觀;蘇建;李曉韜;張立斌;潘洪達;陳熔;劉玉梅;戴建國;林慧英;孫麗娜
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: G01B11/00
• 分類號: G01B11/00;G06T7/00
• 代理公司: 長春市四環專利事務所(普通合伙) 22103
• 代理人: 郭耀輝

技術領域

本實用新型涉及一種汽車工業領域的檢驗設備，更具體的說，它涉及一種基于面結構光主動視覺的汽車車體三維重建的標定系統。

背景技術

為保證汽車的安全行駛，合理快速的檢測汽車的超載超限和尺寸改裝，進行汽車的各項幾何尺寸和角度的視覺測量是汽車檢測領域的主要檢測項目之一。目前，對汽車尺寸和角度的測量主要停留在手工米尺測量，效率低，精度差，工作人員勞動強度大。采用結構光機器視覺測量技術對汽車幾何參數進行非接觸檢測由于具有快速、準確和高可靠性等特點有望解決以上技術瓶頸。現有標定方式主要通過二維標定物或三維標定物對攝像機進行標定，再通過二維標定物對激光平面在攝像機坐標系內的位置進行標定。但是由于激光平面的方程為攝像機坐標系下的方程，而實際情況需要測量物體在世界坐標系下的位置坐標，因此需要經過坐標轉換才可以將光平面與物體交線的坐標轉換到世界坐標系下，誤差較大。本實用新型采用底面加工固定位置凹槽的攝像機靶標結構控制激光靶標在世界坐標系下的位置，進而獲得光平面與激光靶標的交點三維坐標，實現了激光平面在世界坐標系下的標定并同步完成了攝像機的標定，系統結構簡單，便于加工和運輸，提高了標定結果的準確度并降低了二維標定物標定中迭代過程的計算量，對汽車工業檢測領域的技術進步具有重要意義。

發明內容

本實用新型針對目前現有二維和三維標定物無法實現攝像機與激光平面的同步標定，體積較大，加工復雜，難以實現實用性要求較高的現場標定的現狀，提供了一種結構簡單、檢測精度高、累積誤差小、功能完整、操作簡便、易于安裝、通用性強、成本較低、性能可靠的可滿足汽車檢測行業對汽車車體進行視覺檢測要求的基于面結構光主動視覺的汽車車體三維重建的標定系統。

參閱圖1至圖4，為解決上述技術問題，本實用新型采用如下技術方案予以實現。本實用新型所提供的基于面結構光主動視覺的汽車車體三維重建的標定系統包括有攝像機靶標與激光靶標。

激光靶標放置在攝像機靶標底面的矩形凹槽中，激光靶標底部長方體鋼塊的兩側面與矩形凹槽的一個直角的兩側面重合。

技術方案中所述的攝像機靶標為三塊等大的正方形鋼板兩兩相互垂直焊接的零件并調質時效處理，攝像機靶標的底面上方均布加工等大的矩形凹槽，攝像機靶標的兩側面粘貼棋盤格圖案。

技術方案中所述的激光靶標由上方的鋼制刻度尺和底部的長方體鋼塊焊接而成，刻度尺與底部長方體鋼塊的底面和一個側面垂直，刻度尺與底部長方體鋼塊的另一個側面平行。

本實用新型的有益效果是：

(1)本實用新型采用底面加工固定位置凹槽的攝像機靶標結構控制激光靶標在世界坐標系下的位置，進而獲得光平面與激光靶標的交點三維坐標，實現了激光平面在世界坐標系下的標定并同步完成了攝像機的標定，該系統結構簡單，提高了標定結果的準確度并降低了二維標定物標定中迭代過程的計算量。

(2)本實用新型的主要零件采用標準量具鋼進行加工，首先，標準型鋼產量大，機械加工工序少，制作簡單，生產成本較低；其次，作為測量儀器的重要附件，采用標準型鋼具有一定的強度，能夠在長期使用中不變形，保證測量的精度，可以滿足國家標準對測量精度的要求。

附圖說明

圖1是基于面結構光主動視覺的汽車車體三維重建的標定系統的使用狀態軸測圖；

圖2是基于面結構光主動視覺的汽車車體三維重建的標定系統的軸測圖；

圖3是基于面結構光主動視覺的汽車車體三維重建的標定系統的三維靶標1軸測圖；

圖4是基于面結構光主動視覺的汽車車體三維重建的標定系統的高度靶標2的軸測圖；

圖中：1.攝像機靶標，2.激光靶標，A激光平面。

具體實施方式

下面結合附圖對本實用新型作進一步的詳細描述:

參閱圖1至圖4，基于面結構光主動視覺的汽車車體三維重建的標定系統包括有攝像機靶標1與激光靶標2。

攝像機靶標1為三塊等大的正方形鋼板兩兩相互垂直焊接的零件并調質時效處理，攝像機靶標1的底面上方均布加工等大的矩形凹槽，攝像機靶標1的兩側面粘貼棋盤格圖案，激光靶標2由上方的鋼制刻度尺和底部的長方體鋼塊焊接而成，刻度尺與底部長方體鋼塊的底面和一個側面垂直，刻度尺與底部長方體鋼塊的另一個側面平行，激光靶標2放置在攝像機靶標1底面的矩形凹槽中，激光靶標2底部長方體鋼塊的兩側面與矩形凹槽的一個直角的兩側面重合。

基于面結構光主動視覺的汽車車體三維重建的標定系統的使用方法：將基于面結構光主動視覺的汽車車體三維重建的標定系統放置在汽車視覺檢測系統的攝像機視場范圍內的一個固定位置，將激光靶標2分別放置在攝像機靶標1底面的不同凹槽中，測量系統投射激光平面A，通過攝像機采集一幅靶標圖像，對圖像進行濾波、灰度增強、圖像分割、提取攝像機靶標1兩側面中心點的圖像坐標和三維坐標以及激光平面與激光靶標2的交點的三維坐標，根據攝像機靶標的二維圖像坐標和三維空間坐標采用最小二乘法、粒子群優化算法或遺傳算法對攝像機進行標定，根據激光平面與激光靶標2的交點三維坐標利用最小二乘法可以得到激光平面在世界坐標系下的光平面方程，完成汽車視覺檢測系統的攝像機和光平面的同步標定。