一种基于单目视觉的自动测量系统及测量方法.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CN114111580A(43)申请公布日2022.03.01(21)申请号202111461578.3(22)申请日2021.12.02(71)申请人华侨大学地址362021福建省泉州市城华北路269号(72)发明人易定容袁涛赵建平黄泓黄彩虹庄蕙宁陈俊鹏(74)专利代理机构北京百年育人知识产权代理有限公司11968代理人张鹭丝(51)Int.Cl.G01B11/00(2006.01)权利要求书2页说明书8页附图2页(54)发明名称一种基于单目视觉的自动测量系统及测量方法(57)摘要本发明公开了一种基于单目视觉的自动测量系统及测量方法，涉及物体三维测量技术领域，本发明包括测量系统和测量方法。测量系统包括第一格挡玻璃、第二格挡玻璃以及用于向被测物体发射激光束的激光发射单元、用于控制激光发射单元转角的转动控制单元、用于对被测物体进行图像信号采集的图像采集单元，第一格挡玻璃按照圆心与激光发射单元转动中心相重叠布置，以使得激光发射单元发射的激光束始终垂直第一格挡玻璃射出，第二格挡玻璃水平放置并与激光发射单元处于同一平面上，图像采集单元平行放置于第二格挡玻璃的下方；该方法为利用上述测量系统的测量方法。本发明具有结构简易、高测量效率以及集成度高且精度高、抗干扰能力强、普适性高等优点。CN114111580ACN114111580A权利要求书1/2页1.一种基于单目视觉的自动测量系统，其特征在于，包括第一格挡玻璃(1)、第二格挡玻璃(2)以及用于向被测物体发射基于结构光激光束的激光发射单元(3)、用于控制所述激光发射单元(3)转角的转角控制单元(4)、用于对被测物体进行图像采集的图像采集单元(5)，所述第一格挡玻璃(1)按照内外层双圆心与所述激光发射单元(3)的旋转中心相重合，以使得所述激光发射单元(3)发射的激光束在不同转角时始终垂直第一格挡玻璃(1)射出，所述第二格挡玻璃(2)水平放置并与所述激光发射单元(3)处于同一水平面上，所述图像采集单元(5)平行布置于所述第二格挡玻璃(2)的正下方，所述图像采集单元(5)与所述第二格挡玻璃(2)之间设置有透镜。2.根据权利要求1所述的一种基于单目视觉的自动测量系统及测量方法，其特征在于，所述激光发射单元(3)、转角控制控制单元(4)、图像采集单元(5)分别通过所述第一格挡玻璃(1)和所述第二格挡玻璃(2)密封布置于一密封舱体内。3.根据权利要求1所述的一种基于单目视觉的自动测量系统及测量方法，其特征在于，所述第一格挡玻璃(1)设置为圆弧型，所述第二格挡玻璃(2)设置为平面型。4.根据权利要求1所述的一种基于单目视觉的自动测量系统及测量方法，其特征在于，所述激光发射单元(3)、转角控制单元(4)、图像采集单元(5)采用结构光三维测量探头，所述结构光三维测量探头中设有激光投射器，所述转角控制单元(4)中设有转角控制单元。5.一种基于单目视觉的测量方法，其特征在于，其步骤如下：S1：将所述测量系统布置于待测被测物体前方景深位置内，并根据所述测量系统以及待测被测物体相互之间的几何位置关系，构建被测物体的三维真实坐标与三维测量坐标之间的坐标对应关系；S2：使用所述测量系统对所述待测被测物体进行整体扫描，得到被测物体三维测量坐标；S3：根据所述三维测量坐标以及所述坐标对应关系，转换得到被测物体的三维真实坐标。6.根据权利要求5所述的一种基于单目视觉的测量方法，其特征在于，所述坐标对应关系具体根据光线的折射定律以及所述几何位置关系，使用所述转角控制单元(4)控制激光发射单元(3)转动、所述激光发射单元(3)与Y轴的水平夹角θ0、所述图像采集单元(5)的成像面到镜头中心的距离所述图像采集单元(5)的镜头中心到所述第二格挡玻璃(2)的距离所述第二格挡玻璃(2)的厚度以及所述第二格挡玻璃(2)内部环境的折射率μ1、外部介质的折射率μ3、所述第二格挡玻璃(2)的折射率μ2构建所述坐标对应关系。7.根据权利要求5所述的一种基于单目视觉的测量方法，其特征在于，所述构建被测物体的三维真实坐标与三维测量坐标之间的坐标对应关系步骤包括：S11：根据光路的折射定律构建第一公式：μ0cos(θ1)＝μ1cos(θ2)＝μ2cos(θ3)其中，θ1为激光光束从所述第二格挡玻璃(2)向内部环境传播时的第二层出射角余角，θ2、θ3分别为激光光速经被测物体表面反射至所述图像采集单元(5)经过的外部介质向所述第二格挡玻璃(2)传播时的第一层出射角余角、第一层入射角余角，μ1为所述第二格挡玻璃(2)内部环境的折射率，μ3为外部介质的折射率，μ3为所述第二格挡玻璃(2)的折射率；2CN114111580A权利要求书2/2页S12：根据步骤S11构建的公式分别计算出第一入射