[發明專利]一種使用非特制靶標的線結構光平面標定方法

在審

• 申請號: 202110280073.0
• 申請日: 2021-03-16
• 公開（公告）號: CN113155057A
• 公開（公告）日: 2021-07-23
• 發明（設計）人: 陳琳;鐘國威;王耀偉;潘海鴻;梁安;潘壽嶺;張琦偉
• 申請（專利權）人: 廣西大學;廣西安博特智能科技有限公司
• 主分類號: G01B11/25
• 分類號: G01B11/25;G06T5/00;G06T7/136;G06T7/80;G06T7/90
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本發明公開了一種使用非特制靶標的線結構光平面標定方法。該方法在不需要特制靶標的情況下能完成線結構光平面的標定，并滿足測量系統的精度要求，本方法首先采集k張非特制靶標在不同位姿下的光條投影圖像，并對每一張圖像都進行圖像預處理，然后使用Steger算法提取圖像的亞像素級激光條紋骨骼圖，并用這些骨骼圖中的條紋截面中心亞像素點構成線結構光平面初始點云集C_r，再對C_r進行平面擬合，得到初始平面P₁，根據C_r中各個條紋截面中心亞像素點到初始線結構光平面P₁的距離，剔除距離較遠的離群點，得到精確點云集C，最后對精確點云集進行平面擬合，便可得到線結構光平面參數。本方法標定不需要高精度的特制靶標，且精度能滿足測量系統的要求。

技術領域

本發明涉及激光測量領域，具體涉及一種用非特制靶標的線結構光平面標定方法。

背景技術

檢測技術在管控產品質量的過程中扮演著重要的角色，隨著現代工業制造技術的不斷發展，對于檢測技術提出的要求也越來越高。線結構光測量系統作為一種非接觸式檢測手段，在近幾年取得了突飛猛進的發展，目前已經廣泛地應用于三維重建、三維測量及無損缺陷檢測中。線結構光測量系統主要由計算機、相機和線結構光光源組成，檢測效率高、精度高、量程大。該系統的測量精度與相機標定、結構光平面標定有著直接的聯系，但現有的線結構光標定方法需要制作二維或三維的特制靶標，增加了標定的復雜度，故在缺少特制靶標的情況下，如何實現結構光平面的高精度標定成為一個急需解決的問題。

發明內容

本發明針對在線結構光測量系統中因缺少特制靶標而無法高精度標定線結構光平面的問題，提出了一種使用非特制靶標的線結構光平面標定方法。該方法能夠在不需要特制靶標的情況下完成標定，滿足測量系統的精度要求。

為實現上述目標，本方法所采用的技術方案為：

首先，選取簡易的非特制靶標，可使用生活中的易得物品，包括但不限于書本，水杯等，要求所選物品具有良好的反射性質，即激光投影在該物品上，能清晰看到形成激光條紋；然后，固定好相機與線結構光激光器的位置，使用簡易的非特制靶標置于相機視場內，打開激光器，激光投影在靶標上形成激光條紋；最后，利用視差法獲取線結構光投影在簡易非特制靶標上形成的點云集，然后對點云集進行精確處理，采用最小二乘法對處理后的點云集進行平面擬合，確定線結構光平面參數進而完成對平面的標定，具體包括以下步驟：

步驟1、整簡易的非特制靶標的位姿，使用相機采集k(k至少為2)張非特制靶標在不同位姿下的光條投影圖像；

步驟2、讀取所采集的k張圖像，并對每一張圖像都進行圖像預處理；

所述步驟2包括：

(2.1)對圖像進行灰度處理，使用Gray(i,j)＝0.8*R(i,j)+0.1*G(i,j)+0.1*B(i,j)(其中i，j為圖像中像素點的橫縱坐標值，坐標原點處于圖像左上角，Gray(i,j)為當前像素點灰度值，R(i,j)為當前像素點的紅色通道分量，G(i,j)為當前像素點的綠色通道分量，B(i,j)為當前像素點的藍色通道分量)計算圖像中每一個像素點的灰度值，完成圖像的灰度化處理；

(2.2)對灰度處理后的圖像進行高斯濾波以去除噪點，高斯濾波采用模板對圖像進行卷積，其常用的3×3和5×5卷積模板為：

本發明使用的高斯濾波卷積模板包括但不限于以上兩個模板；

(2.3)對濾波后的圖像進行圖像二值化處理，具體描述為：對圖像中的每一個像素點，由于經過了灰度處理，其灰度值處于0到255之間，二值化處理需要在0和255灰度值中對圖像的像素點進行劃分，將像素點灰度值兩極化，設像素點的灰度值為f(x)，進行二值化后的灰度值為h(x)，則有：