[发明专利]一种基于激光跟踪仪的双目视觉拼接方法

说明书

本发明一种基于激光跟踪仪的双目视觉拼接方法属于计算机视觉测量技术领域，涉及一种基于激光跟踪仪的双目视觉拼接方法。该方法针采用激光跟踪仪和双目视觉系统进行三维数据拼接，整个拼接过程包括双目视觉系统自身的标定、双目视觉测量系统与控制点的标定、数据获取、转换矩阵求解步骤；通过将不同位置获得的测量数据根据其转换矩阵统一至全局坐标系下，完成三维数据拼接。该方法不需要人工布置标记点，测量效率高且范围大，充分结合了视觉测量速度快和激光跟踪仪测量精度高的优势，能够实现大型航空零部件的高精度快速全局测量，并且坐标转换链简单，多区域测量无累积误差，适用性广。

技术领域

本发明属于计算机视觉测量技术领域，涉及一种基于激光跟踪仪的双目视觉拼接方法

背景技术

在航空航天等领域，为保证零部件装配连接的准确性与可靠性，通常需要对零部件的外形进行三维高精度测量。目前，机器视觉法凭借其非接触、测量速度快、精度高等优点已逐步应用于航空航天等大型零部件的测量中。航空航天零部件的尺寸通常能够达到3m以上，大大超过视觉测量的单视场测量范围，且这些零部件通常摆放在特定的型架上，在一些方向可能存在遮挡等现象，因此仅凭一个视场无法完成整个零部件的三维全局测量。需要利用多个视场进行数据测量，并把多个视场的测量数据转换至同一个坐标系下，即多视数据拼接。

经文献检索，中国发明专利号：CN 102155923 A，吕乃光、娄小平、林义闽等人发明的发明专利“基于立体靶标的拼接测量方法及系统”提出了一种四目拼接方法，该方法通过放置于测量后方的双目视觉传感器测量固定于前方的视觉传感器上的立体靶标来获取当前前方视觉传感器的位置，从而求得前方视觉传感器坐标系到后方视觉传感器坐标系的转换关系，从而将前方视觉传感器获得的三维数据转换至后方视觉传感器坐标系下。重复上述步骤直至所有区域测量完毕，最终完成拼接。该方法能够有效解决基于精密转台拼接成本高、基于标志点拼接手动布置标志点繁琐等问题，但是受限于后双目视觉传感器的测量视场和精度，对于筒段零件等的内表面无法实现高精度的测量。中国发明专利号：CN103424087 A，史金龙、钱强、胖林斌等人发明的发明专利“一种大尺度钢板三维测量拼接系统及方法”提出了基于三维数据自身特征的拼接方法，该方法先利用三维扫描仪器测量钢板局部数据，采用SIFT算法提取每一部分钢板与其相邻钢板的特征匹配点，最后采用RANSAC方法获得整个钢板的三维数据。该发明能够自动、方便的对大尺度船体等大型零件进行三维测量，然而其算法耗时，效率较低。

发明内容

本发明为克服现有技术的缺陷，发明一种基于激光跟踪仪的双目视觉拼接方法，该方法采用双目视觉加激光跟踪仪的方式对大型航空零部件进行测量，测量过程中不需要人工布置标记点，测量效率高且范围大，充分结合了视觉测量速度快和激光跟踪仪测量精度高的优势，通过将不同位置获得的测量数据根据其转换矩阵统一至全局坐标系下，完成三维数据拼接。能够实现大型航空零部件的高精度快速全局测量，并且坐标转换链简单，多区域测量无累积误差，适用性广。

本发明采用的技术方案是一种基于激光跟踪仪的双目视觉拼接方法，其特征是，该方法采用激光跟踪仪和双目视觉系统进行三维数据拼接，并将激光跟踪仪自身坐标系作为全局坐标系，双目视觉坐标系作为局部坐标系和控制点坐标系；整个拼接过程包括双目视觉系统自身的标定、双目视觉测量系统与控制点的标定、数据获取、转换矩阵求解步骤；通过将不同位置获得的测量数据根据其转换矩阵统一至全局坐标系下，完成三维数据拼接；该方法的具体步骤如下：

第一步、安装测量拼接系统并建立坐标系