基于两轴旋转平台的三维数据获取系统及获取方法

摘要

本发明涉及三维测量技术领域，尤其涉及一种基于两轴旋转台的三维成像系统及其标定方法。本发明采用的技术方案主要包括三个重要部分：1、双目三维传感器的标定；2、两轴旋转台的标定；3、根据双目三维传感器及两轴旋转台的标定结果进行不同视角的被测物体深度像的自动匹配。本发明提供的基于两轴旋转台的三维成像系统及其标定方法，能实现同时对双目三维传感器及两轴旋转台进行标定，利用标定结果可进行被测物体的三维图像的自动匹配。

主权项

一种基于两轴旋转台的三维成像系统，其特征在于，包括：两轴旋转台、双目三维传感器及计算机系统；所述两轴旋转台包括摆动轴、转动轴及载物台；所述载物台用于固定标靶；所述载物台可在所述摆动轴的驱动下绕所述摆动轴摆动，以及在所述转动轴的驱动下绕所述转动轴转动，从而处于不同位姿；以转动轴上任意一点为转动平台局部坐标系的原点，以转动轴为转动平台局部坐标系的Z轴，垂直于转动轴且过转动平台局部坐标系的原点的平面为转动平台局部坐标系的X轴及Y轴所在平面，确定转动平台局部坐标系；以摆动轴上任意一点为摆动平台局部坐标系的原点，以摆动轴为摆动平台局部坐标系的Z轴，垂直于摆动轴且过摆动平台局部坐标系的原点的平面为摆动平台局部坐标系的X轴及Y轴所在平面，确定摆动平台局部坐标系；所述计算机系统包括控制模块和标定模块；所述控制模块用于驱动转动轴及摆动轴转动从而使载物台处于不同位姿，并确保载物台处于各位姿时，所述标靶上的所有基准点都在所述双目三维传感器的左、右两部摄像机的有效视场中；同时，控制所述双目三维传感器在与所述两轴旋转台的相对位置关系不变的条件下，采集载物台处于不同位姿时的标靶图像；所述不同位姿包括至少两组：第一组位姿：摆动轴摆动角度固定，转动轴分别处于若干不同转动角度；第二组位姿：转动轴转动角度固定，摆动轴分别处于若干不同摆动角度；所述标定模块用于获取所采集的载物台处于各位姿时的标靶图像中各基准点的中心像素在图像坐标系中的坐标及在世界坐标系中的坐标，并据此计算左、右两部摄像机的成像参数；所述成像参数包括摄像机内部参数及标靶在载物台处于不同位姿时摄像机的外部参数；根据所述载物台处于不同位姿时左、右两部摄像机的外部参数标定双目三维传感器的结构参数；根据双目三维传感器的结构参数及载物台处于不同位姿时左、右两部摄像机的外部参数标定载物台处于不同位姿时双目三维传感器的外部参数；根据载物台处于第一组位姿时双目三维传感器的外部参数标定双目三维传感器坐标系与转动平台局部坐标系的变换关系；根据载物台处于第二组位姿时双目三维传感器的外部参数标定双目三维传感器坐标系与摆动平台局部坐标系的变换关系。