[发明专利]一种大型构件表面三维形貌视觉测量方法及系统

权利要求书

1.一种大型构件表面三维形貌视觉测量系统，其特征在于，所述系统包括图像采集系统、控制器、计算机、一个三维光学测头、多个平面靶标，所述平面靶标分布在大型构件的周围，所述三维光学测头和平面靶标连接所述控制器和图像采集系统，所述控制器和图像采集系统连接所述计算机；其中，所述三维光学测头包括光栅式双目视觉传感器和宽视场摄像机；

所述光栅式双目视觉传感器，用于进行大型构件表面不同子区域的三维形貌测量；

所述宽视场摄像机，用于测量布置于大型构件周边的平面靶标；

所述计算机，用于以所述宽视场摄像机测量的平面靶标为中介，将所述光栅式双目视觉传感器测量得到的不同子区域的三维形貌数据统一到全局坐标系。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述光栅式双目视觉传感器进一步包括两个摄像机和一个光栅激光器；

所述计算机，还用于控制所述控制器点亮平面靶标上的特征点，触发所述光栅激光器投射光栅光条；还用于采集图像，算法实现和结果显示；

所述光栅式双目视觉传感器的两个摄像机，用于进行所述光栅光条图像的采集；

所述宽视场摄像机，具体用于不同进行平面靶标图像的采集。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述光栅式双目视觉传感器的两个摄像机，用于将拍摄的图像通过所述图像采集系统传送给所述计算机；

所述计算机，具体用于根据所述摄像机内部参数标定结果，对所述摄像机拍摄的图像完成图像畸变矫正后，进行光栅光条图像中心点识别机定位；并根据所述两个摄像机的光栅光条匹配结果及双目立体视觉原理，得到光栅光条中心点的三维坐标。

4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述计算机，具体用于根据预先选定的作为全局坐标系的平面靶标及识别定位的平面靶标特征点中心图像坐标，得到宽视场摄像机坐标系到全局坐标系的转换矩阵；利用所述转换矩阵及预先得到的光栅式双目视觉传感器坐标系到宽视场摄像机坐标系的转换矩阵，将测量得到的不同子区域的三维形貌数据统一到全局坐标系。

5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述宽视场摄像机，还用于当拍摄不到所述作为全局坐标系的平面靶标时，通过拍摄到的平面靶标和所述作为全局坐标系的平面靶标之间坐标系的转换矩阵、宽视场摄像机坐标系到全局坐标系的转换矩阵以及光栅式双目视觉传感器坐标系到宽视场摄像机坐标系的转换矩阵，将测量得到的不同子区域的三维形貌数据统一到全局坐标系。

6.一种大型构件表面三维形貌视觉测量方法，其特征在于，在大型构件的周围分布有多个平面靶标，三维光学测头和平面靶标连接控制器和图像采集系统，所述控制器和图像采集系统连接所述计算机；其中，所述三维光学测头包括光栅式双目视觉传感器和宽视场摄像机；所述方法包括：

三维光学测头的光栅式双目视觉传感器进行大型构件表面不同子区域的三维形貌测量；

三维光学测头的宽视场摄像机测量布置于大型构件周边的平面靶标；

计算机以宽视场摄像机测量的平面靶标为中介，将所述光栅式双目视觉传感器测量得到的不同子区域的三维形貌数据统一到全局坐标系。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，在光栅式双目视觉传感器进行大型构件表面不同子区域的三维形貌的测量之前，所述方法还包括：

计算机控制控制器点亮平面靶标上作为特征点的LED光源，触发所述光栅式双目视觉传感器的光栅激光器投射光栅光条，所述光栅式双目视觉传感器的两个摄像机进行所述光栅光条图像的采集；

所述宽视场摄像机同步采集平面靶标图像。

8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述光学侧头的光栅式双目视觉传感器进行大型构件表面不同子区域的三维形貌的测量为：

计算机根据摄像机内部参数标定结果，对光栅式双目视觉传感器的两个摄像机拍摄的图像完成图像畸变矫正后，进行光栅光条图像中心点识别及定位；

根据所述两个摄像机的光栅光条匹配结果及双目立体视觉原理，得到光栅光条中心点的三维坐标。