基于线结构光多角度投影的高反射表面三维测量方法.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CN110296667A(43)申请公布日2019.10.01(21)申请号201910745042.0(22)申请日2019.08.13(71)申请人南昌航空大学地址330000江西省南昌市丰和南大道696号(72)发明人伏燕军史耀群钟可君夏桂锁方利华王朝旭刘彦昭(74)专利代理机构南昌智旭知识产权代理事务所(普通合伙)36138代理人周超(51)Int.Cl.G01B11/24(2006.01)权利要求书1页说明书5页附图3页(54)发明名称基于线结构光多角度投影的高反射表面三维测量方法(57)摘要本发明公开了基于线结构光多角度投影的高反射表面三维测量方法，由激光三角法原理、线结构光入射角度调整方法、三维点云数据处理三大关键部分组成。本发明的优点是：(1)传统的高光点去除方法是对三维点云数据中镜面反射噪声或离群点进行去噪，这样会导致在去除噪声同时也去除了局部的有效信息，本发明通过改变激光器入射角度，使得镜面反射噪声或离群点发生的位置发生偏移，以便后期处理可以保留有效信息的同时去除镜面反射噪声，从而提高测量精度。(2)该方法在针对具有高反射表面物体的高精度三维测量方面具有很高的实用价值。CN110296667ACN110296667A权利要求书1/1页1.基于线结构光多角度投影的高反射表面三维测量方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1将激光器固定在一个位置，投射线激光条纹到被测物体物体表面，在被测物体边固定放置一个带参考线的参考物体，并且保证此时激光条纹投射在参考物体表面的参考线上，使得参考线恰好与激光条纹重合；步骤2标定相机内外参数和激光平面方程；步骤3通过电动位移台使物体沿一个方向平移，相机采集携带激光条纹的物体图片，并通过计算机计算出三维点云数据；步骤4筛选出点云数据中的镜面反射噪声或离群噪声，定位其发生位置，调整激光器入射角，并保证激光条纹和参考物体上的参考线重合，对定位的噪声位置处重新采集图像；步骤5对第二次采集到图像计算其高度得到点云数据，合并两次所得的点云数据，对其中的镜面反射噪声或离群点进行去除。2.根据权利要求1所述的基于线结构光多角度投影的高反射表面三维测量方法，其特征在于，所述步骤4中根据参考物体上的参考线调整激光器入射角，对定位的噪声位置处重新采集图像，保证了调整入射角度前后的激光平面在世界坐标系或相机坐标系下的位置不变。3.根据权利要求1所述的基于线结构光多角度投影的高反射表面三维测量方法，其特征在于，步骤5中对第二次采集到图像计算其高度得到点云数据，合并两次所得的点云数据，避免了在后续处理中去除镜面反射噪声或离群点后信息缺失的问题，可以保证测量精度。2CN110296667A说明书1/5页基于线结构光多角度投影的高反射表面三维测量方法技术领域[0001]本发明属于光电检测领域，具体涉及一种线结构光多角度投影的高反射表面三维测量方法。背景技术[0002]线结构光扫描三维测量方法在测量具有高反射表面的类镜面物体时有速度快、精度高、价格低、而且线结构光视觉传感器的体积小，安装和调试简单等优点，适用于一般物体的三维测量，已广泛应用于工业制造、文物保护、医疗等诸多领域。一般的线激光扫描测量实验装置包括线激光器、CCD相机、电动平移台、平移台控制器、计算机、标定板和待测物体；由线激光器将线激光投射到被测物体表面，如果物体沿激光光轴移动或者物体表面深度发生变化，那么CCD光敏面上的成像点也会随之移动，此时，由CCD相机接收投射到物体表面发生畸变的线激光图像，通过相机标定和激光平面标定所得的相机内外参数和激光平面方程结合激光三角法的原理可以得到物体的高度信息，经过计算机的相关处理即可恢复出相应的三维点云数据。[0003]在实际的测量情况中，有很多被测物体具有镜面反射的特征，例如金属零部件、陶瓷、光学器件、抛光模具、焊缝等，运用线结构扫描的方法对镜面反射特征物体进行测量是当前的热点与难点，当线激光投射到具有镜面反射特征的物体表面时，会导致图像过饱和或过暗，如果被测物体表面呈现出镜面反射特征，就会导致相机接收到的激光条纹信息不准确，使恢复出的三维点云数据失真，大幅降低精度，无法满足测量要求。目前方法大多是通过相关算法对恢复出的带有镜面反射造成的噪声或离群点的点云数据进行去噪，这些方法在去除噪声后相应位置的点云数据是空缺的，既没有噪声也没有有效信息，此时往往采用拟合的方式对相关的空缺部分进行补偿，但是和物体实际的高度信息差别较大，对测量精度的影响依然很大。[0004]在工业制造领域，大量涉及到对具有镜面反射表面的物体的精密制造，对具有镜面反射表面物体的三维测量在实际中具有极大的意义，但是目前对于具有镜面反射表面的物体的三维测量还是难点，相关的研究