一种线阵结构光三维快速测量装置及其测量方法.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CN107167073A(43)申请公布日2017.09.15(21)申请号201710357337.1(22)申请日2017.05.18(71)申请人浙江四点灵机器人股份有限公司地址310052浙江省杭州市滨江区建业路511号华业大厦4楼410(72)发明人林斌杨晨(74)专利代理机构南京纵横知识产权代理有限公司32224代理人金方玮董建林(51)Int.Cl.G01B11/00(2006.01)权利要求书2页说明书4页附图1页(54)发明名称一种线阵结构光三维快速测量装置及其测量方法(57)摘要本发明公开了一种线阵结构光三维快速测量装置及其测量方法，本发明通过运用线阵结构光和查询表的原理，简便快捷的完成物体表面三维轮廓测量。首先利用传统标定方法得到相机的内参数和畸变参数；再采集不同空间高度的线阵结构光图像，利用标定参数对图像进行畸变矫正；然后利用插值计算得到每条激光线图像坐标位置和高度的对应关系，生成相应的检索表并保存；查询表只需要生成一次，保持相机和光源相对位置不变，再测量其他物体时，只需要将待测物体放在基准平面，利用图像采集器得到线阵结构光在其表面的图像；利用图像处理得出激光线的图像坐标，直接查找之前的检索表就可以得到激光线的深度信息；进而快速还原出物体的三维轮廓。CN107167073ACN107167073A权利要求书1/2页1.一种线阵结构光三维快速测量装置，其特征在于，包括：放置待测物体的基准平面，图像采集器，对图像采集器进行标定的棋盘标定板，置于上述基准平面上的线阵结构光。2.根据权利要求1所述的一种线阵结构光三维快速测量装置，其特征在于，上述线阵结构光通过线阵激光器产生。3.根据权利要求1所述的一种线阵结构光三维快速测量装置，其特征在于，上述线阵结构光为通过投影仪做为光源生成的投影图像。4.根据权利要求1所述的一种线阵结构光三维快速测量装置，其特征在于，上述线阵结构光为经过光栅生成的衍射图像。5.根据权利要求1所述的一种线阵结构光三维快速测量装置，其特征在于，上述图像采集器为单目相机。6.根据权利要求1所述的一种线阵结构光三维快速测量装置，其特征在于，上述图像采集器的中轴线与线阵激光发生器的光源线之间的角度范围为0到180度。7.根据权利要求6所述的一种线阵结构光三维快速测量装置，其特征在于，相机的中轴线和光源线之间的角度为九十度。8.根据权利要求1所述的一种线阵结构光三维快速测量方法，其特征在于，包括：如下步骤：步骤一：使用棋盘标定板对图像采集器进行标定，利用标定算法求出图像采集器得到图像采集器的内参数矩阵，径向畸变参数k1,k2,k3,切向畸变参数p1,p2和图像采集器相对于待测平面的外参数，即旋转向量和平移向量；步骤二：将图像采集器和阵列激光发生器利用机械固定装置分别固定；步骤三：将阵列激光线投射到基准平面，提高至少一次基准平面的高度，采集图像并记录相应高度值；步骤四：利用插值法拟合出每条激光线的位置随高度变化的关系，生成相应的检索表并保存；假设高度h1的平面光线上某点的坐标为(x1,y1),其对应的高度h2的坐标为(x2,y2),假设光线沿x轴方向，利用插值法可得像素坐标和高度的关系：根据该式，可以将y1,y2之间所有的点拟合出来，并生成相应的查询表保存起来。步骤五：将物体放在基准高度为0的平面，通过图像采集器采集其平面的线阵光，对采集到的图片进行图像处理，提取激光线的位置得到表面激光线坐标(x1,y1),根据关系表W，去查找(x1,y1)对应的高度h，进而还原出物体的三维轮廓；图像处理的方法具体为：a)打开待处理的图像，并校正图像的畸变；b)生成灰度图像，并进行平滑滤波、高斯去噪、开运算、闭运算等预处理；c)对灰度图像进行阈值化；d)查找激光线的位置，利用重心法确定激光线的中心坐标；关系表W的制作过程为：a)确定基准平面，其空间高度看作0，采集此平面的线阵图像，经过图像处理后得到激光线的坐标位置(x,y)；b)将该基准平面上升h高度，同样采集线阵图像并处理，利用插值法计算出在高度0到h2CN107167073A权利要求书2/2页的范围内，光线坐标与空间高度H的关系；c)将平面再上升h高度，同理得到h到2h的范围内，光线坐标与空间高度H的关系；d)依次类推，便可得到0到H的连续范围内，光线坐标随空间高度变化的关系表W(x,y,h)，将该表保存起来。3CN107167073A说明书1/4页一种线阵结构光三维快速测量装置及其测量方法技术领域[0001]本发明涉及三维检测、三维重构领域，特别是一种线阵结构光三维快速测量的方法。背景技术[0002]三维测量技术是获取待测物体表面各点空间坐标的一种技术。三维模型很好的反映了物体的真实形貌