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专利号: 2019111117702
申请人: 杭州电子科技大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 计算;推算;计数
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种双视角线激光扫描三维成像装置,其特征在于:包括一维移动部件、轴角编码器、立体靶标、若干组单一线激光扫描三维成像组合件,所述一维移动部件由轴角编码器带动移动;所述立体靶标是一个至少具有三个面的正棱柱体,立体靶标的数个面沿周向相围,所述立体靶标放置于一维移动部件上方且立体靶标的面朝向单一线激光扫描三维成像组合件设置;所述单一线激光扫描三维成像组合件包括向待扫描物体透射激光的激光发射器和对透射有激光的待扫描物体的成像进行采集的相机,所述激光发射器侧向对准立体靶标的棱处设置,所述相机上设置有用于对立体靶标的面成像的镜头。

2.如权利要求1所述的一种双视角线激光扫描三维成像装置,其特征在于:所述立体靶标是正四棱柱,所述激光发射器、相机以及镜头均设置有两个。

3.如权利要求1所述的一种双视角线激光扫描三维成像装置,其特征在于:所述激光发射器平行设置在立体靶标的侧上方,所述激光发射器的激光平面侧对向立体靶标棱处以形成非共线直线,各激光平面空间平行。

4.如权利要求1所述的一种双视角线激光扫描三维成像装置,其特征在于:所述相机设置于相应所述激光发射器的一侧,且镜头对着立体靶标设置。

5.如权利要求1所述的一种双视角线激光扫描三维成像装置,其特征在于:所述立体靶标各面刻有规则分布的十字靶标。

6.一种双视角线激光扫描三维成像方法,其基于权利要求1-5任意一项所述的双视角线激光扫描三维成像装置,具体步骤如下:步骤1,搭建上述双视角线激光扫描三维成像装置,使用两个单个线激光扫描三维成像组合对向立体靶标的同一个面,且两个激光发射器的间距设置成L;

步骤2,保持立体靶标位置不变,使两个相机同时采集正对的同一立体靶标面的图像,通过图像中十字靶标像素坐标与该相机对应的世界坐标系下的世界坐标使用Tsai标定法解算出相机的外参与内参,依次求出各相机的参数;

步骤3,打开激光发射器,用相机采集激光发射器光平面在立体靶标棱处形成的折角线所成的像,提取该折线上的点,用此求线激光平面方程,确定线激光平面相对于相机坐标系和世界坐标系的位置关系;

步骤4,使一维移动部件带动立体靶标移动,在运动方向上分别取两幅图像,求得一维移动部件的运动方向和距离;

步骤5,标定完成后,对待测物体进行双视角线激光扫描三维成像;

步骤6,通过两个相机对立体靶标指定平面进行标定,即标定各面所成的像拼接在一起,完成双视角线激光扫描三维成像。

7.如权利要求6所述的一种双视角线激光扫描三维成像方法,其特征在于:步骤1中的两个激光发射器的间距L应当满足:其中,v为一维移动平台的移动速度,R为轴角编码器的分辨率,r为一维移动平台的运动轴的半径,n可取任意正整数,α为第2个视角周期性图像采集所占ls的比例,ls为单个视角获得点云数据的纵向空间分辨率,且ls=toc·ν;toc为轴角编码器触发信号的时间间隔,且

8.如权利要求7所述的一种双视角线激光扫描三维成像方法,其特征在于:步骤2中Tsai标定法已知的内部参数有图像主点坐标(u0,v0),像元尺寸dx,dy,则相机成像的数学模型为:其中f是相机内参,R是旋转矩阵,T是平移向量,s是尺度因子输入四个特征点以上的图像坐标和其对应的世界坐标,其中(XWi,YWi,ZWi)表示第i个特征点的世界坐标,可以求解出相机的内外参数。

9.如权利要求8所述的一种双视角线激光扫描三维成像方法,其特征在于:步骤3中激光平面的方程是:aXwi+bYwi+cZwi+d=0

其中(XWi,YWi,ZWi)表示第i个特征点的世界坐标,取激光平面上不共线的三点(XW1,YW1,ZW1),(XW2,YW2,ZW2),(XW3,YW3,ZW3),根据不共线的三点确定一个平面:整理得

可以解得激光平面方程。

10.如权利要求9所述的一种双视角线激光扫描三维成像方法,其特征在于:步骤4中一维移动部件的运动方向和距离的求取过程如下:相机相邻两次工作间隔时间t,假设相机每隔时间t所取得两幅图片的同一个特征点的世界坐标是(XW1,YW1,ZW1),(XW2,YW2,ZW2),一维移动部件运动一段距离,其中相机工作了n次,则有n-1个工作间隔,则一维移动部件的标定结果为:其中(Δx,Δy,Δz)是相机相邻两次工作的待测物体的移动距离。