一种双目线激光3D相机的外参标定方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN116012464A(43)申请公布日2023.04.25(21)申请号202310028868.1(22)申请日2023.01.09(71)申请人苏州中科行智智能科技有限公司地址215000江苏省苏州市工业园区金鸡湖大道88号人工智能产业园E1-002单元(72)发明人邓海涛梁锐华余章卫(74)专利代理机构苏州翔远专利代理事务所(普通合伙)32251专利代理师陆金星(51)Int.Cl.G06T7/80(2017.01)G06V10/762(2022.01)G06T7/33(2017.01)G06F17/12(2006.01)权利要求书2页说明书5页附图2页(54)发明名称一种双目线激光3D相机的外参标定方法(57)摘要本发明公开的一种双目线激光3D相机的外参标定方法，包括采集点云，运动机构带动3D棱台由一侧向另一侧运动时，同步触发双目线激光3D相机拍照，获取3D棱台的点云信息，提取3D棱台点云，从点云Pw剔除Botw后的点云即为左侧3D棱台点云，对点云Topm进行聚类运算，将3个棱台分割为独立的点云，拟合3D棱台各个表面，对分割后的点云进行平面拟合，得到平面方程；求取棱台的顶点坐标，联立各个平面方程，解方程即可得到平面间的角点，求取刚体变换矩阵Tmw，将WCn和MCn进行点云配准，求出右相机M到左侧相机W的变换矩阵Tmw；令坐标A为右相机M的一个t点，则其变换到左侧相机的坐标为A＝Tmw*A，实现坐标系的统一。CN116012464ACN116012464A权利要求书1/2页1.一种双目线激光3D相机的外参标定方法，其特征在于，包括如下步骤：S1,采集点云，通过双目线激光3D相机拍照，获取3D棱台的点云信息，其中左侧相机W采集到的点云记为Pw，右相机M采集到的点云记为Pm；S2,提取3D棱台基座面，将Pw的Z坐标按坐标数值进行N等分，记录等分后每一份点云的数量，获取3D棱台基座面，记为Botw；同理，获得右相机M的3D棱台基座面Botm；S3,提取3D棱台点云，从点云Pw剔除Botw后的点云即为左侧3D棱台点云，记为Topw；同理，获得右相机M的3D棱台点云Topm；S4,分割3D棱台点云，对点云Topw进行聚类运算，将3个棱台分割为独立的点云，分别记为Topw1、Topw2、Topw3，计算均值，记为Cw1、Cw2、Cw3；对点云Topm进行聚类运算，将3个棱台分割为独立的点云，分别记为Topm1、Topm2、Topm3，并计算均值，记为Cm1、Cm2、Cm3；S5,拟合3D棱台各个表面，对分割后的点云进行平面拟合，得到平面方程；S6，求取棱台的顶点坐标，联立各个平面方程，解方程即可得到平面间的角点；记左侧相机W计算到的角点坐标依次为WCn，记右相机M计算到的角点坐标依次为MCn，其中n＝1，2，...，24；S7，求取刚体变换矩阵Tmw，将WCn和MCn进行点云配准，求出右相机M到左侧相机W的变换矩阵Tmw；t令坐标A为右相机M的一个点，则其变换到左侧相机的坐标为A＝Tmw*A，实现坐标系的统一。2.根据权利要求1所述的一种双目线激光3D相机的外参标定方法，其特征在于，在进行采集点云之前，调整双目线激光3D相机位姿，使激光平面垂直于于运动机构；再将3D棱台置于运动平台上，调整双目线激光3D相机的高度，使3D棱台位于相机视野中。3.根据权利要求2所述的一种双目线激光3D相机的外参标定方法，其特征在于，S5中拟合3D棱台基座面的方法如下：对点云Botw进行平面拟合，得到基座面的方程Bpw；同理，对点云Botm进行平面拟合，得到基座面的方程Bpm；Bpw：A1X+B1Y+C1Z＝D1Bpm：A2X+B2Y+C2Z＝D2。4.根据权利要求3所述的一种双目线激光3D相机的外参标定方法，其特征在于，S5中拟合3D棱台顶面的方法如下：左侧相机W的第一个棱台顶面，其点云的X范围为(Cw1.X‑a/2，Cw1.X+a/2)，其点云的Y范围为(Cw1.Y‑a/2，Cw1.Y+a/2)；根据该范围从点云Pw中筛选出顶面的点云T1w，进行平面拟合，得到顶面的方程T1pw；同理得到第二个和第三个棱台顶面的方程T2pw、T3pw，从点云Pm中筛选出对应的3个棱台顶面，记方程分别为T1pm、T2pm、T3pm。5.根据权利要求4所述的一种双目线激光3D相机的外参标定方法，其特征在于，步骤5中拟合3D棱台左侧面的方法如下：左侧相机W的第一个棱台的左侧面，其点云的X范围为(Cw1.X‑b/2，Cw1.X‑a/2)，其点云的Y范围为(Cw1·Y‑a/2，Cw1·Y+a/2)；根据该范围可以从点云Pw中筛选出左侧面的点云L1w，进行平面拟合，得到左侧面的方2CN116012464A权利要求书2