一种结构光视觉传感器的标定方法

摘要

本发明属于测量技术领域，涉及对结构光三维视觉检测中传感器标定方法的改进。本方法的步骤是设定靶标——固定传感器——采集图像——提取靶标坐标——投射结构光——提取结构光光条上点的坐标——提取结构光光条上任意一点的坐标，利用双重交比不变式求取该点的三维物坐标——求取R和t——求取a，b，c，d。本方法的标定点精度高、数量可任意多，标定的三个传感器的测量精度高，并适合现场标定。

主权项

1、一种结构光视觉传感器的标定方法，其特征在于，(1)设定靶标，靶标由两个平面组成，其夹角θ为45°≤θ≤135°，两个靶标面上有预先设置的特征点，靶标面为下述结构：在靶标面上有两列三行凸起的黑色的矩形块，每行中矩形块的数量为2～100个，矩形块的间距为10～200mm，每个矩形块的四个顶点为特征点；(2)将传感器与靶标相距一定距离固定好，应保证传感器中激光器发射的光平面与两个靶标面相交；(3)打开传感器中CCD摄像机的电源，采集标定靶标的一幅图像，存储到计算机中；(4)对于靶标甲，提取靶标上黑色方块的所有顶点的二维像坐标(Xi，Yi)及其对应的三维物坐标(xwi，ywi，zwi)，存储到计算机中；(5)打开激光器的电源，使投射的结构光光平面与靶标两个平面相交形成两条结构光光条；(6)提取结构光光条5与靶标体上黑色方块边缘的交点的二维像坐标(XLi，YLi)，利用一次交比式r(Ai，Bi，Ci，Di)＝r′(Ai′，Bi′，Ci′，Di′)计算像坐标(XLi，YLi)所对应的三维物坐标(xwLi，ywLi，zwLi)并存储，式中r(Ai，Bi，Ci，Di)表示Ai，Bi，Ci，Di四点的交比，r′(Ai′，Bi′，Ci′，Di′)表示Ai′，Bi′，Ci′，Di′四点的交比；(7)在结构光光条上任意取一点，提取其像坐标(XLi，YLi)，结合一次交比求得的三维物坐标(xwLi，ywLi，zwLi)，利用双重交比不变式r(D1，D2，D3，D4)＝r′(D1′，D2′，D3′，D4′)来求取该点的三维物坐标并存储；(8)重复(7)的工作，可以得到所需的任意数量的结构光光平面上点的三维物坐标及其对应的二维像坐标；(9)利用(4)中获取的顶点，对式$\left[\begin{array}{c}\omega ·X\\ \omega ·Y\\ \omega \end{array}\right]=\left[\begin{array}{cccc}f& 0& 0& 0\\ 0& f& 0& 0\\ 0& 0& 1& 0\end{array}\right]\left[\begin{array}{cc}R& t\\ 0^T& 1\end{array}\right]·\left[\begin{array}{c}{x}_w\\ y_w\\ z_w\\ 1\end{array}\right]$进行标定，获得R和t，式中ω表示一比例常数，f表示CCD摄像机的有效焦距，R为3×3的旋转矩阵，t为3×1的平移矢量；(10)利用(6)、(7)、(8)中获取的结构光光平面上的点对下式a·xw+b·yw+c·zw+d＝0进行标定，获得a，b，c，d，式中(a，b，c，d)表示光平面方程的系数及常数项。