轨道几何检测系统标定方法及装置.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CN112785654A(43)申请公布日2021.05.11(21)申请号202110080825.9(51)Int.Cl.(22)申请日2021.01.21G06T7/80(2017.01)G06T7/73(2017.01)(71)申请人中国铁道科学研究院集团有限公司基础设施检测研究所地址100081北京市海淀区大柳树路2号主楼12层申请人北京铁科英迈技术有限公司中国铁道科学研究院集团有限公司(72)发明人王乐方玥王胜春王昊黎国清任盛伟赵延峰陈仕明程朝阳(74)专利代理机构北京三友知识产权代理有限公司11127代理人薛平王天尧权利要求书2页说明书11页附图7页(54)发明名称轨道几何检测系统标定方法及装置(57)摘要本发明公开了一种轨道几何检测系统标定方法及装置，其中该方法包括：通过轨道几何检测系统中左右两侧激光摄像组件中相机采集多幅标定靶标不同姿态下的平面标定板图像；标定靶标包括一个连接杆和设置在连接杆两端的两个所述平面标定板，平面标定板上设置有多个均匀分布的标记点，标定靶标设置在左右两侧激光摄像组件的工作范围内；提取每幅平面标定板图像的特征点，根据提取的左右平面标定板的特征点对，构建非线性优化目标函数；根据非线性优化目标函数，得到左右两侧激光摄像组件中相机坐标系之间的变换关系。本发明可以标定左右两个激光摄像组件中相机坐标系之间的变换关系。CN112785654ACN112785654A权利要求书1/2页1.一种轨道几何检测系统标定方法，其特征在于，包括：通过轨道几何检测系统中左右两侧激光摄像组件中相机采集多幅标定靶标不同姿态下的平面标定板图像；所述标定靶标包括一个连接杆和设置在连接杆两端的两个所述平面标定板，所述平面标定板上设置有多个均匀分布的标记点，标定靶标设置在左右两侧激光摄像组件的工作范围内；提取每幅平面标定板图像的特征点，根据提取的左右平面标定板的特征点对，构建非线性优化目标函数；根据所述非线性优化目标函数，得到左右两侧激光摄像组件中相机坐标系之间的变换关系。2.如权利要求1所述的轨道几何检测系统标定方法，其特征在于，通过轨道几何检测系统中左右两侧激光摄像组件中相机采集多幅标定靶标不同姿态下的平面标定板图像，包括：通过轨道几何检测系统中左右两侧激光摄像组件中相机分别至少采集10幅标定靶标不同姿态下的平面标定板图像。3.如权利要求1所述的轨道几何检测系统标定方法，其特征在于，通过轨道几何检测系统中左右两侧激光摄像组件中相机采集多幅标定靶标不同姿态下的平面标定板图像，包括：在保证左右两侧相机能够同时拍摄到完整的对应平面标定板的情况下，通过轨道几何检测系统中左右两侧激光摄像组件中相机采集多幅标定靶标沿运动坐标系的三个轴平移，绕三个轴旋转不同姿态下的平面标定板图像。4.如权利要求1所述的轨道几何检测系统标定方法，其特征在于，提取每幅平面标定板图像的特征点，根据提取的左右平面标定板的特征点对，构建非线性优化目标函数，包括：提取每幅标定板图像的特征点，得到对应特征点的像素坐标；根据预先获取的左右侧激光摄像组件中相机的内参矩阵，将特征点的像素坐标变换到靶标坐标系下；建立两侧激光摄像组件的参考坐标系，将靶标坐标系下的特征点坐标变换到各自的参考坐标系下；根据参考坐标系下左右平面标定板的特征点对，构建所述非线性优化目标函数。5.如权利要求4所述的轨道几何检测系统标定方法，其特征在于，所述标记点为黑色圆点；提取每幅标定板图像的特征点，得到对应特征点的像素坐标，包括：对标定板图像进行阈值处理，得到标定板图像中黑色圆点区域；获取每个黑色圆点的边界；对每个边界拟合圆或椭圆，将拟合圆或椭圆的圆心坐标作为所述对应特征点的像素坐标。6.如权利要求4所述的轨道几何检测系统标定方法，其特征在于，根据所述非线性优化目标函数，得到左右两侧激光摄像组件中相机坐标系之间的变换关系，包括：寻找使非线性优化目标函数取得最小值时对应的旋转矩阵和平移向量，得到左侧参考坐标系到右侧参考坐标系的旋转矩阵和平移向量；根据左侧参考坐标系到右侧参考坐标系的旋转矩阵和平移向量，得到左侧相机坐标系到右侧参考坐标系的旋转矩阵和平移向量；2CN112785654A权利要求书2/2页根据左侧相机坐标系到右侧参考坐标系的旋转矩阵和平移向量，得到左右两侧激光摄像组件中相机坐标系之间的变换关系。7.如权利要求1所述的轨道几何检测系统标定方法，其特征在于，所述非线性优化目标函数为：jjj+1式中，Ek＝Dk‑Dk＝0,j＝1,2,3...n‑1,k＝1,2,3...49；其中，jEk是两个不同姿态下的第k个特征点对之间的距离之差，j为标定板图像的索引，k为特j征点对的索引，n为任意一侧相机采集的图像数量，Dk为第j个姿