[发明专利]线结构光传感器标定方法

说明书

本发明涉及线结构光传感器技术领域，公开了一种线结构光传感器标定方法。其包括：通过待标定的线结构光传感器采集N个3D靶标图像；其中，各3D靶标图像中均包含有大于或等于第一预设数目的非共面特征点及2条结构光条纹，结构光条纹中包含有大于或等于第二预设数目的非共面特征点；在N个3D靶标图像中选取第一预设数目的非共面特征点；根据选取的第一预设数目的非共面特征点对摄像机进行标定；在N个3D靶标图像的结构光条纹中选取第二预设数目的非共面特征点；根据选取的第二预设数目的非共面特征点及摄像机的标定结果完成线结构光平面的标定。使得线结构光传感器中的摄像机以及结构光平面实现联合标定，有利于提高标定精度、简化标定过程。

技术领域

本发明涉及线结构光传感器技术领域，特别涉及一种线结构光传感器标定方法。

背景技术

线结构光传感器的标定是型面数字化，外形检测不可缺少的工具，准确的标定线结构光参数是进行精确测量的前提。结构光方法是一种主动式光学测量技术，其基本原理是由结构光投射器向被测物体表面投射可控制的光点、光条或光面结构，并由图像传感器(如摄像机)获得图像，通过系统几何关系，利用三角原理计算得到物体的三维坐标。

线结构光发生装置包括：激光投射器以及摄像机。线结构光的数学模型：1、摄像机的透视投影模型2、结构光光平面方程。需要标定的内容：摄像机内参(相机焦距、主点、畸变系数)，线结构光传感器结构参数(光平面方程)。主要指结构参数的标定，即光平面相对摄像机的位置。

众所周知，机器人在使用线结构光传感器前都必须有两个标定过程：线结构光传感器标定、手眼关系标定。手眼关系标定是为了计算空间中传感器系统和机器人系统之间的相互关系的过程；线结构光传感器标定是为了计算空间中传感器内部本身摄像机和结构光平面两者之间的相互关系的过程，其中标定方法中有2个重要的组成部分，一个是标定算法，一个是辅助的标定靶标。

近些年来线激光传感器标定方法越来越多，无论是标定算法还是辅助的标定装置都有很大的提升。但是无论是哪一种标定方法或多或少都有自身设计的缺陷，比如摄像机系统、结构光平面分开标定，标定精度差，需要外部的工装平台进行辅助，需要部分的人工参与，标定过程繁琐等问题。

本发明的发明人在实现本发明的过程中发现：现有技术所给出的线结构光传感器的标定方法中摄像机和结构光平面的标定通常是分开进行的，该种标定方法的标定精度不高、且标定过程繁琐。

发明内容

本发明实施方式的目的在于提供一种线结构光传感器标定方法，使得线结构光传感器中的摄像机以及结构光平面实现联合标定，有利于提高标定精度、简化标定过程。

为解决上述技术问题，本发明的实施方式提供了一种线结构光传感器标定方法，包括：通过待标定的线结构光传感器采集N个3D靶标图像；其中，各3D靶标图像中均包含有大于或者等于第一预设数目的非共面特征点以及2条结构光条纹，其中，所述结构光条纹中包含有大于或者等于第二预设数目的非共面特征点，所述N为正整数；在所述N个3D靶标图像中选取第一预设数目的非共面特征点；根据选取的第一预设数目的非共面特征点对摄像机进行标定；在所述N个3D靶标图像的结构光条纹中选取第二预设数目的非共面特征点；根据选取的第二预设数目的非共面特征点以及摄像机的标定结果完成线结构光平面的标定。

本发明实施方式相对于现有技术而言，可以根据在N个3D靶标图像中选取的第一预设数目的非共面特征点，对摄像机进行标定。并且可以根据在N个3D靶标图像的结构光条纹中选取的第二预设数目的非共面特征点以及摄像机的标定结果，实现线结构光平面的标定。因此，本实施方式使得线结构光传感器中的摄像机和结构光平面能够实现联合标定，有利于提高标定精度、简化标定过程。

另外，根据选取的第一预设数目的非共面特征点对摄像机进行标定，具体包括：通过对第一预设数目的非共面特征点，求解立体靶标坐标系与图像像素坐标系之间的单应矩阵对摄像机进行标定。本发明实施方式，为摄像机的标定提供了可行性。