[發明專利]一種基于編碼棋盤格的線結構光視覺傳感器標定方法

在審

• 申請號: 202011309366.9
• 申請日: 2020-11-20
• 公開（公告）號: CN112161586A
• 公開（公告）日: 2021-01-01
• 發明（設計）人: 蘭錦春;馬靜昊;郭振杰
• 申請（專利權）人: 蘇州睿牛機器人技術有限公司
• 主分類號: G01B11/25
• 分類號: G01B11/25
• 代理公司: 南京中軟知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 32466
• 代理人: 鄭燕飛

本發明涉及一種基于編碼棋盤格的線結構光視覺傳感器標定方法，首先對相機進行畸變校正操作，在移動導軌上布置可移動的棋盤標靶；打開激光器并調整各個組件位置，直至標定過程的激光線均能在所述棋盤標靶的棋盤格范圍內，然后分別采集照射后圖像；利用棋盤格檢測方法檢測所述棋盤標靶的棋盤格角點，同時進行圖像處理識別各棋盤格編碼信息；計算采集的圖像和棋盤格的單應矩陣，進行圖像處理并提取激光線；通過單應矩陣計算激光線在棋盤格上的坐標，并記錄該激光線上各像素對應的空間坐標，直到全部完成標定。本發明能夠提供一種可簡化標定操作、可有效提高相機標定效率以及標定精度的基于編碼棋盤格的線結構光視覺傳感器標定方法。

技術領域

本發明涉及傳感技術領域，尤其涉及一種基于編碼棋盤格的線結構光視覺傳感器標定方法。

背景技術

基于結構光的三維輪廓測量在工業領域和社會生活中都有非常重要的作用，廣泛應用于工業自動化、智能制造、逆向工程、文物信息保存、虛擬顯示等領域。作為一種精密測量設備，標定方法直接影響著結構光視覺傳感器的精度和生產效率。本發明采用簡單的編碼棋盤格代替昂貴復雜的立體靶標，該靶標制作簡單、使用靈活，可有效擴展結構光傳感器的標定方法，提高標定效率；與常規的棋盤格相比，編碼棋盤格中的每個棋盤格具有唯一編碼，相機不需要看到完整的棋盤格就可以確定圖像上每個棋盤格對應的精確坐標；另外，利用神經網絡可以實現高效的棋盤格編碼識別，為此采用編碼棋盤格可提高結構光傳感器的標定精度及效率。

發明內容

本發明目的是為了克服現有技術的不足而提供一種可簡化標定操作、可有效提高相機標定效率以及標定精度的基于編碼棋盤格的線結構光視覺傳感器標定方法。

為達到上述目的，本發明采用了如下技術方案。

一種基于編碼棋盤格的線結構光視覺傳感器標定方法，具體包括如下步驟：

步驟S1：首先對相機進行畸變校正操作，校正操作完成后在移動導軌上布置可移動的棋盤標靶；

步驟S2：打開激光器并調整所述步驟S1各個組件位置，直至標定過程的激光線均能在所述棋盤標靶的棋盤格范圍內，然后分別采集照射后圖像；

步驟S3：利用棋盤格檢測方法檢測所述棋盤標靶的棋盤格角點，同時進行圖像處理識別各棋盤格編碼信息；

步驟S4：計算采集的圖像和棋盤格的單應矩陣，進行圖像處理并提取激光線；

步驟S5：通過單應矩陣計算激光線在棋盤格上的坐標，并記錄該激光線上各像素對應的空間坐標；

步驟S6：重復所述步驟S3到步驟S5，直到完成激光線各像素點的標定，建立相機像素平面到光平面間的映射關系，至此全部完成標定。

作為本發明的進一步改進，所述步驟S6中如未能全部完成結構光標定，則調整移動導軌上的棋盤標靶位置，然后重復所述步驟S2到步驟S5的操作，直至全部完成標定后結束。

作為本發明的進一步改進，所述步驟S3的棋盤標靶上的每個棋盤格的編碼均記錄有唯一的位置信息。

作為本發明的進一步改進，所述步驟S3的棋盤格檢測方法具體采用Harris角點檢測算法。

作為本發明的進一步改進，所述步驟S1的畸變校正是通過采集不同角度下兩個以上的棋盤格圖像，并建立相機成像模型和畸變模型進行求解相機畸變參數。

作為本發明的進一步改進，所述步驟S4的單應矩陣具體采用為三乘三的矩陣，并利用棋盤格上至少四個不在同一條線上的角點進行求解該變換矩陣數據，利用該矩陣最后進行求解圖像上的激光線對應的棋盤格坐標。