结构光三维测量系统标定方法、巡检数据处理方法.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CN113959362A(43)申请公布日2022.01.21(21)申请号202111107578.3(22)申请日2021.09.22(71)申请人杭州申昊科技股份有限公司地址311121浙江省杭州市余杭区仓前街道长松街6号(72)发明人邓成呈张猛丁祥宇蔡晓君(74)专利代理机构北京易捷胜知识产权代理事务所(普通合伙)11613代理人齐胜杰(51)Int.Cl.G01B11/25(2006.01)权利要求书2页说明书9页附图3页(54)发明名称结构光三维测量系统标定方法、巡检数据处理方法(57)摘要本申请属于轨道检测技术领域，具体涉及一种巡检机器人的结构光三维测量系统标定方法，结构光三维测量系统包括设置于巡检机器人两侧的两个结构光传感器；该方法包括：S10、获取结构光三维测量系统采集得到的两个并排设置的标定块的初始点云图像，标定块包括同一平面上的多个梯形台；S20、从初始点云图像中提取每个梯形台的三维角点作为特征点，将两个标定块相应位置的三维角点作为左右标定块的特征点对；S30、根据提取的左右标定块的特征点对，构建ICP算法的目标函数并进行迭代求解，得到两个结构光传感器坐标系间的变换关系。通过本申请的方法可准确、高效地标定结构光传感器，提高了结构光测量的准确率和效率。CN113959362ACN113959362A权利要求书1/2页1.一种巡检机器人的结构光三维测量系统标定方法，其特征在于，所述结构光三维测量系统包括设置于所述巡检机器人两侧的两个结构光传感器，该方法包括：S10、获取结构光三维测量系统采集得到的两个并排设置的标定块的初始点云图像，所述标定块包括同一平面上的多个梯形台；S20、从所述初始点云图像中提取每个梯形台的三维角点作为特征点，将两个标定块对应位置的三维角点作为左右标定块的特征点对；S30、根据提取的左右标定块的特征点对，构建ICP算法的目标函数并进行迭代求解，得到两个结构光传感器坐标系间的变换关系。2.根据权利要求1所述的巡检机器人的结构光三维测量系统标定方法，其特征在于，在S10之前还包括：将巡检机器人放置在标定平台上，以保证巡检机器人行走的左右一致性；通过巡检机器人中左右两侧结构光传感器扫描固定在所述标定平台上的两个并排设置的标定块，其中，两个标定块设置在左右两侧结构光传感器的工作范围内；通过左右两侧结构光传感器采集两个标定块的点云图像。3.根据权利要求2所述的巡检机器人的结构光三维测量系统标定方法，其特征在于，所述标定块为设置于一个基准平面上的呈阵列排布的16个梯形台。4.根据权利要求3所述的巡检机器人的结构光三维测量系统标定方法，其特征在于，S20中从所述初始点云图像中提取每个梯形台的三维角点包括：S21、采用预设的点云图像分割算法从所述初始点云图像中提取得到梯形台的侧面、上表面和底面的平面数学模型；S22、针对每个梯形台的三维角点，基于各三维角点相邻三个面的平面数据模型求解得到每个标定块的128个三维角点坐标。5.根据权利要求1所述的巡检机器人的结构光三维测量系统标定方法，其特征在于，S30包括：S31、通过solidWorks构建两个并排设置的标定块的标准stl模型，并生成的两个标定块的标准点云图像；S32、基于ICP算法进行两个结构光传感器采集的两个初始点云图像分别和所述标准点云图像配准，得到旋转和平移矩阵，所述旋转和平移矩阵包括左标定块旋转矩阵、左标定块平移矩阵、右标定块旋转矩阵、右标定块平移矩阵；S33、根据旋转和平移矩阵和两个标定块的相对位置关系，得到两组结构光坐标系间的变换关系。6.根据权利要求1所述的巡检机器人的结构光三维测量系统标定方法，其特征在于，所述目标函数为：其中，n为最邻近点对的个数，pi为目标点云P中的一点，qi为源点云Q中与pi对应的最近点，R为旋转矩阵，t为平移向量。7.根据权利要求1所述的巡检机器人的结构光三维测量系统标定方法，其特征在于，两2CN113959362A权利要求书2/2页个结构光传感器坐标系间的变换关系包括到左侧结构光传感器中相机坐标系到右侧结构光传感器中相机坐标系的旋转矩阵和平移矩阵。8.一种轨道线路巡检机器人的巡检数据处理方法，其特征在于，该方法包括：采用权利要求1至7任一项所述的巡检机器人的结构光三维测量系统标定方法得到两个结构光传感器坐标系间的变换关系；获取轨道线路巡检机器人通过结构光三维测量系统进行线路检测时采集得到的两个点云图像；基于所述变换关系调整两个点云图像；基于调整后的点云图像进行三维重建。9.一种电子设备，其特征在于，包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时实现如上权利要求1至7任一项所述