[發明專利]線結構光傳感器標定方法

有效

• 申請號: 201710056155.0
• 申請日: 2017-01-25
• 公開（公告）號: CN106705849B
• 公開（公告）日: 2019-06-21
• 發明（設計）人: 湯宜軍;張慧;陸娜
• 申請（專利權）人: 上海新時達電氣股份有限公司;上海新時達機器人有限公司
• 主分類號: G01B11/00
• 分類號: G01B11/00
• 代理公司: 上海晨皓知識產權代理事務所(普通合伙) 31260
• 代理人: 成麗杰

本發明涉及線結構光傳感器技術領域，公開了一種線結構光傳感器標定方法。其包括：通過待標定的線結構光傳感器采集N個3D靶標圖像；其中，各3D靶標圖像中均包含有大于或等于第一預設數目的非共面特征點及2條結構光條紋，結構光條紋中包含有大于或等于第二預設數目的非共面特征點；在N個3D靶標圖像中選取第一預設數目的非共面特征點；根據選取的第一預設數目的非共面特征點對攝像機進行標定；在N個3D靶標圖像的結構光條紋中選取第二預設數目的非共面特征點；根據選取的第二預設數目的非共面特征點及攝像機的標定結果完成線結構光平面的標定。使得線結構光傳感器中的攝像機以及結構光平面實現聯合標定，有利于提高標定精度、簡化標定過程。

技術領域

本發明涉及線結構光傳感器技術領域，特別涉及一種線結構光傳感器標定方法。

背景技術

線結構光傳感器的標定是型面數字化，外形檢測不可缺少的工具，準確的標定線結構光參數是進行精確測量的前提。結構光方法是一種主動式光學測量技術，其基本原理是由結構光投射器向被測物體表面投射可控制的光點、光條或光面結構，并由圖像傳感器(如攝像機)獲得圖像，通過系統幾何關系，利用三角原理計算得到物體的三維坐標。

線結構光發生裝置包括：激光投射器以及攝像機。線結構光的數學模型：1、攝像機的透視投影模型2、結構光光平面方程。需要標定的內容：攝像機內參(相機焦距、主點、畸變系數)，線結構光傳感器結構參數(光平面方程)。主要指結構參數的標定，即光平面相對攝像機的位置。

眾所周知，機器人在使用線結構光傳感器前都必須有兩個標定過程：線結構光傳感器標定、手眼關系標定。手眼關系標定是為了計算空間中傳感器系統和機器人系統之間的相互關系的過程；線結構光傳感器標定是為了計算空間中傳感器內部本身攝像機和結構光平面兩者之間的相互關系的過程，其中標定方法中有2個重要的組成部分，一個是標定算法，一個是輔助的標定靶標。

近些年來線激光傳感器標定方法越來越多，無論是標定算法還是輔助的標定裝置都有很大的提升。但是無論是哪一種標定方法或多或少都有自身設計的缺陷，比如攝像機系統、結構光平面分開標定，標定精度差，需要外部的工裝平臺進行輔助，需要部分的人工參與，標定過程繁瑣等問題。

本發明的發明人在實現本發明的過程中發現：現有技術所給出的線結構光傳感器的標定方法中攝像機和結構光平面的標定通常是分開進行的，該種標定方法的標定精度不高、且標定過程繁瑣。

發明內容

本發明實施方式的目的在于提供一種線結構光傳感器標定方法，使得線結構光傳感器中的攝像機以及結構光平面實現聯合標定，有利于提高標定精度、簡化標定過程。

為解決上述技術問題，本發明的實施方式提供了一種線結構光傳感器標定方法，包括：通過待標定的線結構光傳感器采集N個3D靶標圖像；其中，各3D靶標圖像中均包含有大于或者等于第一預設數目的非共面特征點以及2條結構光條紋，其中，所述結構光條紋中包含有大于或者等于第二預設數目的非共面特征點，所述N為正整數；在所述N個3D靶標圖像中選取第一預設數目的非共面特征點；根據選取的第一預設數目的非共面特征點對攝像機進行標定；在所述N個3D靶標圖像的結構光條紋中選取第二預設數目的非共面特征點；根據選取的第二預設數目的非共面特征點以及攝像機的標定結果完成線結構光平面的標定。

本發明實施方式相對于現有技術而言，可以根據在N個3D靶標圖像中選取的第一預設數目的非共面特征點，對攝像機進行標定。并且可以根據在N個3D靶標圖像的結構光條紋中選取的第二預設數目的非共面特征點以及攝像機的標定結果，實現線結構光平面的標定。因此，本實施方式使得線結構光傳感器中的攝像機和結構光平面能夠實現聯合標定，有利于提高標定精度、簡化標定過程。

另外，根據選取的第一預設數目的非共面特征點對攝像機進行標定，具體包括：通過對第一預設數目的非共面特征點，求解立體靶標坐標系與圖像像素坐標系之間的單應矩陣對攝像機進行標定。本發明實施方式，為攝像機的標定提供了可行性。