[發明專利]一種消除防護玻璃折射影響的平面尺寸單目測量方法

有效

• 申請號: 201810049946.5
• 申請日: 2018-01-18
• 公開（公告）號: CN108364318B
• 公開（公告）日: 2020-06-26
• 發明（設計）人: 徐冬;劉克東;楊荃;王曉晨;孫友昭;代振洋
• 申請（專利權）人: 北京科技大學
• 主分類號: G06T7/80
• 分類號: G06T7/80;G06T7/33;G06F17/16
• 代理公司: 北京金智普華知識產權代理有限公司 11401
• 代理人: 皋吉甫

本發明涉及一種消除防護玻璃折射影響的平面尺寸單目測量方法，所述方法在分析玻璃折射現象的基礎上，通過標定相機的內部參數和相機相對于測量平面的外部參數、計算每個平面形狀特征點的玻璃折射影響矩陣和坐標轉換矩陣，建立基于小孔成像的非線性相機成像模型，進而根據所述基于小孔成像的非線性相機成像模型建立平面尺寸檢測模型，最終利用所述平面尺寸檢測模型計算得到消除防護玻璃折射影響的測量平面內平面形狀特征點的世界坐標。本發明的一種消除防護玻璃折射影響的平面尺寸單目測量方法，計算簡單、容易實現，屬于軋鋼自動控制領域。

技術領域

本發明屬于軋鋼自動控制領域，特別涉及一種消除防護玻璃折射影響的平面尺寸單目測量方法。

背景技術

視覺測量是將計算機視覺應用于幾何尺寸的測量和定位，把圖像作為獲取信息的手段，不僅具有非接觸式測量的優點，還具有成本低、操作簡便、機動靈活、實時性強等獨特優點，因而被廣泛應用于工業現場。

尤其是在鍛造、軋制等工業領域，加熱后的金屬再加工過程中需要對其尺寸進行測量，以保證產品尺寸質量，由于這些加工方式條件極為惡劣，導致在線測量熱態幾何參數十分困難。視覺測量具有非接觸、速度快、精度高的特點，因此廣泛應用于這些領域。在鍛造領域，文獻1(畢超，高溫鍛件視覺測量技術研究，天津大學碩士論文，2012)圍繞高溫鍛件尺寸視覺測量技術進行了提高圖像質量、像素尺寸當量標定、亞像素級邊緣提取以及相機標定等的研究工作。基于視覺測量原理搭建了對稱雙目視覺系統，通過建立系統的數學模型，求得相應的三維世界坐標，進而得到鍛件的三維尺寸。在軋制領域，為了能夠測量中間坯全長的側彎信息，文獻2(AVH Ollikkala，TP Kananen，AJM Holappa，Camera-basedCurvature Measurement of a Large Incandescent Object，Optical MeasurementSystems for Industrial Inspection VIII,2013,8788(1):87883D)采用一個面陣CCD相機傾斜安裝在熱卷箱上方，通過一次拍攝對粗軋后的中間坯全長進行成像，并通過輔助激光線將圖相中的中間坯平面圖像轉化為實際尺寸。但由于高溫、灰塵、蒸汽等惡劣生產條件的存在，為保護工業相機，對工業相機采用殼體保護裝置，同時為了保證工業CCD相機的拍攝條件，在相機前端會安裝防護玻璃，以達到保護相機和拍攝的目的。

在應用機器視覺技術對物體幾何尺寸進行測量的過程中，采用相機標定技術可以得到相機系統的內外參數，進而通過小孔成像模型就能建立圖像坐標與實際坐標的轉換關系，完成幾何尺寸的測量。但是由于防護玻璃的存在，會導致光線的折射，在這種情況下，再使用簡單的小孔成像模型表征坐標的轉換關系會產生非線性誤差，增大后續測量的不準確性，為生產帶來誤差較大甚至錯誤的測量結果。

發明內容

為解決上述問題，本發明提供一種消除防護玻璃折射影響的平面尺寸單目測量方法。本發明是通過以下技術方案實現的：

一種消除防護玻璃折射影響的平面尺寸單目測量方法，所述方法根據無玻璃條件下標定得到的相機內部參數和相機相對測量平面的外部參數、有無玻璃時每個平面形狀特征點的世界坐標間距、每個平面形狀特征點的玻璃折射影響矩陣計算得到每個平面形狀特征點的坐標轉換矩陣；

根據所述每個平面形狀特征點的坐標轉換矩陣建立基于小孔成像的非線性相機成像模型；

進而根據所述基于小孔成像的非線性相機成像模型建立平面尺寸檢測模型，最終利用所述平面尺寸檢測模型計算得到消除防護玻璃折射影響的測量平面內平面形狀特征點的世界坐標。

進一步地，所述方法包括以下步驟：

步驟S1，安裝防護玻璃前，對相機進行標定，以獲取相機的內部參數M_in和相機相對于測量平面的外部參數M_ex；

步驟S1標定過程的具體步驟為：