一种基于线激光的旋转物体双目视觉三维测量方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN113222891A(43)申请公布日2021.08.06(21)申请号202110359875.0G06T7/80(2017.01)(22)申请日2021.04.01G01B11/24(2006.01)G06T3/40(2006.01)(71)申请人东方电气集团东方锅炉股份有限公司地址643001四川省自贡市自流井区五星街黄桷坪路150号(72)发明人刘君杨延西魏永贵黄雪飞邓毅霍志旺程阳潘正权易广宙薛燕辉蒲亨林刘朝成金明峰(74)专利代理机构成都泰合道知识产权代理有限公司51231代理人魏常巍(51)Int.Cl.G06T7/00(2017.01)权利要求书1页说明书6页附图5页(54)发明名称一种基于线激光的旋转物体双目视觉三维测量方法(57)摘要本发明公开了一种基于线激光的旋转物体双目视觉三维测量方法，双目相机以指定帧率f采集转动的被测物图像，确定相邻两帧图像之间的单应变换H；对双目相机左右图像提取的激光点进行立体视觉匹配，得到第k个特征点在相机坐标系下的空间坐标利用单应变换H，对被测物旋转一周的所有帧进行拼接，获取在世界坐标系下的X和Y坐标；双目相机主光轴与被测物转轴对齐矫正，获取在世界坐标系下的Z坐标，从而完成对被测物的三维测量。本发明将三维位姿计算问题转换为二维图像拼接问题，再映射回三维空间，避免了传统基于转台三维测量的转轴标定这一复杂过程，扩大了测量方法的实际应用场景；提出了基于单应变换的回环约束，有效地减少了长时间三维测量的累计误差。CN113222891ACN113222891A权利要求书1/1页1.一种基于线激光的旋转物体双目视觉三维测量方法，其特征在于，双目相机(2)以指定帧率f采集转动的被测物(3)图像，确定相邻两帧图像之间的单应变换H；对双目相机(2)左右图像提取的激光点进行立体视觉匹配，得到第k个特征点在相机坐标系下的空间坐标利用单应变换H，对被测物(3)旋转一周的所有帧进行拼接，获取在世界坐标系下的X和Y坐标；双目相机(2)主光轴与被测物(3)转轴对齐矫正，获取在世界坐标系下的Z坐标，从而完成对被测物(3)的三维测量。2.根据权利要求1所述的测量方法，其特征在于，固定双目相机(2)和线激光传感器(1)位置并调整其角度，设置双目相机(2)以指定帧率f采集图像，对双目相机(2)进行离线标定，得到双目相机(2)内参，对双目相机(2)进行立体视觉矫正。3.根据权利要求2所述的测量方法，其特征在于，关闭线激光传感器(1)，被测物(3)进入匀速转动状态后，双目相机(2)采集被测物(3)旋转一周的图像，用于计算所有相邻两帧图像之间的单应变换H，基于回环检测的思想，起始帧与结束帧高度重合，因此通过建立相邻两帧图像的投影约束关系，使用非线性优化得到最优的单应变换H，从而减少累计误差。4.根据权利要求3所述的测量方法，其特征在于，通过跟踪被测物(3)表面的标志块，记录标志块在不同帧下的空间坐标，然后对该空间点集合中的点进行空间平面拟合，得到旋转平面，用于主光轴转轴对齐矫正。5.根据权利要求4所述的测量方法，其特征在于，打开线激光传感器(1)，利用标定得到立体矫正系数，对左右图像提取的激光点进行立体视觉匹配，得到第k个特征点在相机坐标系下的空间坐标利用单应变换H，对被测物(3)旋转一周的所有帧进行拼接，得到在世界坐标系下的X和Y坐标。6.根据权利要求5所述的测量方法，其特征在于，对主光轴和转轴进行平行对齐，从而消除Z向偏离，主光轴与转轴是否平行与坐标X无关，所以只需在相机坐标系Y轴与Z轴构成的二维坐标系下进行矫正。7.根据权利要求6所述的测量方法，其特征在于，对平行对齐后导致的Y向偏离进行修正，最终得到在世界坐标系下的空间坐标。8.根据权利要求3‑7任一项所述的测量方法，其特征在于，被测物(3)匀速转动角速度为ω，相邻两帧图像拍摄间隔内，被测物(3)转轴旋转转过的角度为ω/f，将两帧图像拼接，旋转半径的延长线交于轴心所在的直线上，形成的夹角为依据被测物(3)的角速度调整双目相机(2)帧率，使得从而避免无效图像数据。2CN113222891A说明书1/6页一种基于线激光的旋转物体双目视觉三维测量方法技术领域[0001]本发明涉及三维测量领域，特别是涉及一种基于线激光的旋转物体双目视觉三维测量方法。背景技术[0002]设备的磨损检测和形变检测一直以来都是项目工程关注的重点内容之一，而大部分磨损都源于转子的长期旋转，比如高铁轮毂、车轴、电机的磨损。目前三维测量技术都是针对脱离工作状态的旋转物体进行三维测量，对运行状态中的旋转物体进行动态三维测量并没有取得明显的进展。[0003]基于转台的线激光三维测量方法(例如：叶浩.基于线激光扫描的高铁轮毂自动三