[发明专利]一种基于多坐标系下轮廓的3D涂胶轨迹合成方法和系统

权利要求书

1.一种基于多坐标系下轮廓的3D涂胶轨迹合成方法，其特征在于，包括以下步骤：

基于测量仪阵列获取含有棋盘格角点的多组图像数据，所述测量仪阵列包括有阵列排布的多个3D线激光轮廓测量仪；

基于生长的棋盘格角点检测算法，在所述多组图像数据中提取对应的角点坐标，并通过所述多个3D线激光轮廓测量仪得到对应三维坐标系下的检测角点坐标；

将所述检测角点坐标对应的棋盘格角点作为迭代点，进行点云配准，并将点云配准问题转换为最优化问题，通过最小化目标点云和源点云之间的误差对所述最优化问题进行求解，得到多个三维坐标系之间的变换矩阵；

根据所述变换矩阵进行坐标系统一，得到目标坐标系，并基于所述目标坐标系进行多阵列轮廓测量仪的3D涂胶轨迹合成。

2.根据权利要求1所述的一种基于多坐标系下轮廓的3D涂胶轨迹合成方法，其特征在于，所述基于测量仪阵列获取含有棋盘格角点的多组图像数据，包括：

采用样本棋盘格标定板对多个3D线激光轮廓测量仪进行标定，通过标定后的多个3D线激光轮廓测量仪能够扫描得到被扫描物体的多组点云轮廓数据，且所述多组点云轮廓数据存在重叠的点云区域；

将标定后的所述多个3D线激光轮廓测量仪阵列排布在待测物体处，得到测量仪阵列，并根据所述测量仪阵列的视场范围，确定对应的棋盘格标定板；

将所述棋盘格标定板放置在所述测量仪阵列下方，且所述测量仪阵列中的3D线激光轮廓测量仪能够拍摄到所述棋盘格标定板的角点区域，所述测量仪阵列能够覆盖所述棋盘格标定板的整个区域；

移动并旋转所述棋盘格标定板，得到含有棋盘格角点的多组图像数据。

3.根据权利要求1所述的一种基于多坐标系下轮廓的3D涂胶轨迹合成方法，其特征在于，所述基于生长的棋盘格角点检测算法，在所述多组图像数据中提取对应的角点坐标，并通过所述多个3D线激光轮廓测量仪得到对应三维坐标系下的检测角点坐标，包括：

根据棋盘格角点的特性，构建多种不同尺度的模板，采用所述多组图像数据与模板进行卷积，并计算每个像素的角点似然域，得到粗测角点范围；

采用非极大值抑制算法对所述粗测点范围进行处理，得到候选角点；

对所述候选角点的位置以及边缘方向进行亚像素精细化处理，得到所述多组图像数据中的亚像素精细化的角点位置和边缘方向；

通过优化能量函数的方式生长棋盘格，并采用离散化的优化策略求解优化能量函数，获取对应的目标棋盘格，并根据所述目标棋盘格得到所有亚像素的角点坐标；

通过标定后的多个3D线激光轮廓测量仪，得到所述角点坐标在多个三维坐标系下的检测角点坐标。

4.根据权利要求3所述的一种基于多坐标系下轮廓的3D涂胶轨迹合成方法，其特征在于，所述对所述候选角点的位置以及边缘方向进行亚像素精细化处理，得到所述多组图像数据中的亚像素精细化的角点位置和边缘方向，包括：

设c为理想的角点，p为c邻域内的一个像素点，g_p为p点的梯度向量；

在所述候选角点的邻域N(c′)内最小化下式：

求解上式，得到上式的解析解，获取精细化后的角点位置，其中，上式的解析解为：

通过最小化下式，求解得到精细化后的边缘方向；

式中，e₁,e₂为边缘方向。

5.根据权利要求3所述的一种基于多坐标系下轮廓的3D涂胶轨迹合成方法，其特征在于，所述通过优化能量函数的方式生长棋盘格，包括：

定义棋盘格的能量函数为：

式中，E_corners为当前棋盘格中角点总数的负值，E_struct描述了用两个相邻角点来预测第三个角点的匹配程度；

分别计算棋盘格中每行和每列角点的结构能量，比较所述结构能量，得到结构能量最大值，并将所述结构能量最大值作为棋盘格的结构能量。