基于面結(jié)構(gòu)光主動視覺的汽車車體三維重建的標定系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于面結(jié)構(gòu)光主動視覺的汽車車體三維重建的標定系統(tǒng)，旨在解決現(xiàn)有二維和三維標定物無法實現(xiàn)攝像機與激光平面的同步標定，加工復雜，難以實現(xiàn)實用性要求較高的現(xiàn)場標定的問題，基于面結(jié)構(gòu)光主動視覺的汽車車體三維重建的標定系統(tǒng)主要由攝像機靶標(1)與激光靶標(2)組成，提供了一種結(jié)構(gòu)簡單、檢測精度高、累積誤差小、功能完整、操作簡便、易于安裝、通用性強、成本較低、性能可靠的可滿足汽車檢測行業(yè)對汽車車體進行視覺檢測要求的基于面結(jié)構(gòu)光主動視覺的汽車車體三維重建的標定系統(tǒng)。
【專利說明】
【技術(shù)領域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種汽車工業(yè)領域的檢驗設備，更具體的說，它涉及一種基于面結(jié)構(gòu) 光主動視覺的汽車車體三維重建的標定系統(tǒng)。 基于面結(jié)構(gòu)光主動視覺的汽車車體三維重建的標定系統(tǒng)

【背景技術(shù)】
[0002] 為保證汽車的安全行駛，合理快速的檢測汽車的超載超限和尺寸改裝，進行汽車 的各項幾何尺寸和角度的視覺測量是汽車檢測領域的主要檢測項目之一。目前，對汽車尺 寸和角度的測量主要停留在手工米尺測量，效率低，精度差，工作人員勞動強度大。采用結(jié) 構(gòu)光機器視覺測量技術(shù)對汽車幾何參數(shù)進行非接觸檢測由于具有快速、準確和高可靠性等 特點有望解決以上技術(shù)瓶頸?，F(xiàn)有標定方式主要通過二維標定物或三維標定物對攝像機進 行標定，再通過二維標定物對激光平面在攝像機坐標系內(nèi)的位置進行標定。但是由于激光 平面的方程為攝像機坐標系下的方程，而實際情況需要測量物體在世界坐標系下的位置坐 標，因此需要經(jīng)過坐標轉(zhuǎn)換才可以將光平面與物體交線的坐標轉(zhuǎn)換到世界坐標系下，誤差 較大。本發(fā)明采用底面加工固定位置凹槽的攝像機靶標結(jié)構(gòu)控制激光靶標在世界坐標系下 的位置，進而獲得光平面與激光靶標的交點三維坐標，實現(xiàn)了激光平面在世界坐標系下的 標定并同步完成了攝像機的標定，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，便于加工和運輸，提高了標定結(jié)果的準確 度并降低了二維標定物標定中迭代過程的計算量，對汽車工業(yè)檢測領域的技術(shù)進步具有重 要意義。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明針對目前現(xiàn)有二維和三維標定物無法實現(xiàn)攝像機與激光平面的同步標定， 體積較大，加工復雜，難以實現(xiàn)實用性要求較高的現(xiàn)場標定的現(xiàn)狀，提供了一種結(jié)構(gòu)簡單、 檢測精度高、累積誤差小、功能完整、操作簡便、易于安裝、通用性強、成本較低、性能可靠的 可滿足汽車檢測行業(yè)對汽車車體進行視覺檢測要求的基于面結(jié)構(gòu)光主動視覺的汽車車體 三維重建的標定系統(tǒng)。
[0004] 參閱圖1至圖4,為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案予以實現(xiàn)。本發(fā) 明所提供的基于面結(jié)構(gòu)光主動視覺的汽車車體三維重建的標定系統(tǒng)包括有攝像機靶標與 激光靶標。
[0005] 激光靶標放置在攝像機靶標底面的矩形凹槽中，激光靶標底部長方體鋼塊的兩側(cè) 面與矩形凹槽的一個直角的兩側(cè)面重合。
[0006] 技術(shù)方案中所述的攝像機靶標為三塊等大的正方形鋼板兩兩相互垂直焊接的零 件并調(diào)質(zhì)時效處理，攝像機靶標的底面上方均布加工等大的矩形凹槽，攝像機靶標的兩側(cè) 面粘貼棋盤格圖案。
[0007] 技術(shù)方案中所述的激光靶標由上方的鋼制刻度尺和底部的長方體鋼塊焊接而成， 刻度尺與底部長方體鋼塊的底面和一個側(cè)面垂直，刻度尺與底部長方體鋼塊的另一個側(cè)面 平行。
[0008] 本發(fā)明的有益效果是：
[0009] (1)本發(fā)明采用底面加工固定位置凹槽的攝像機靶標結(jié)構(gòu)控制激光靶標在世界坐 標系下的位置，進而獲得光平面與激光靶標的交點三維坐標，實現(xiàn)了激光平面在世界坐標 系下的標定并同步完成了攝像機的標定，該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，提高了標定結(jié)果的準確度并降 低了二維標定物標定中迭代過程的計算量。
[0010] (2)本發(fā)明的主要零件采用標準量具鋼進行加工，首先，標準型鋼產(chǎn)量大，機械加 工工序少，制作簡單，生產(chǎn)成本較低；其次，作為測量儀器的重要附件，采用標準型鋼具有一 定的強度，能夠在長期使用中不變形，保證測量的精度，可以滿足國家標準對測量精度的要 求。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1是基于面結(jié)構(gòu)光主動視覺的汽車車體三維重建的標定系統(tǒng)的使用狀態(tài)軸測 圖；
[0012] 圖2是基于面結(jié)構(gòu)光主動視覺的汽車車體三維重建的標定系統(tǒng)的軸測圖；
[0013] 圖3是基于面結(jié)構(gòu)光主動視覺的汽車車體三維重建的標定系統(tǒng)的三維靶標1軸測 圖；
[0014] 圖4是基于面結(jié)構(gòu)光主動視覺的汽車車體三維重建的標定系統(tǒng)的高度靶標2的軸 測圖；
[0015] 圖中：1.攝像機靶標，2.激光靶標，A激光平面。

【具體實施方式】
[0016] 下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步的詳細描述：
[0017] 參閱圖1至圖4,基于面結(jié)構(gòu)光主動視覺的汽車車體三維重建的標定系統(tǒng)包括有 攝像機靶標1與激光靶標2。
[0018] 攝像機靶標1為三塊等大的正方形鋼板兩兩相互垂直焊接的零件并調(diào)質(zhì)時效處 理，攝像機靶標1的底面上方均布加工等大的矩形凹槽，攝像機靶標1的兩側(cè)面粘貼棋盤 格圖案，激光靶標2由上方的鋼制刻度尺和底部的長方體鋼塊焊接而成，刻度尺與底部長 方體鋼塊的底面和一個側(cè)面垂直，刻度尺與底部長方體鋼塊的另一個側(cè)面平行，激光靶標2 放置在攝像機靶標1底面的矩形凹槽中，激光靶標2底部長方體鋼塊的兩側(cè)面與矩形凹槽 的一個直角的兩側(cè)面重合。
[0019] 基于面結(jié)構(gòu)光主動視覺的汽車車體三維重建的標定系統(tǒng)的使用方法：將基于面結(jié) 構(gòu)光主動視覺的汽車車體三維重建的標定系統(tǒng)放置在汽車視覺檢測系統(tǒng)的攝像機視場范 圍內(nèi)的一個固定位置，將激光靶標2分別放置在攝像機靶標1底面的不同凹槽中，測量系統(tǒng) 投射激光平面A，通過攝像機采集一幅靶標圖像，對圖像進行濾波、灰度增強、圖像分割、提 取攝像機靶標1兩側(cè)面中心點的圖像坐標和三維坐標以及激光平面與激光靶標2的交點的 三維坐標，根據(jù)攝像機靶標的二維圖像坐標和三維空間坐標采用最小二乘法、粒子群優(yōu)化 算法或遺傳算法對攝像機進行標定，根據(jù)激光平面與激光靶標2的交點三維坐標利用最小 二乘法可以得到激光平面在世界坐標系下的光平面方程，完成汽車視覺檢測系統(tǒng)的攝像機 和光平面的同步標定。
【權(quán)利要求】
1. 一種基于面結(jié)構(gòu)光主動視覺的汽車車體三維重建的標定系統(tǒng)，其特征在于，所述的 基于面結(jié)構(gòu)光主動視覺的汽車車體三維重建的標定系統(tǒng)由攝像機靶標（1)與激光靶標（2) 組成； 激光靶標（2)放置在攝像機靶標（1)底面的矩形凹槽中，激光靶標（2)底部長方體鋼 塊的兩側(cè)面與矩形凹槽的一個直角的兩側(cè)面重合。
2. 按照權(quán)利要求1所述的基于面結(jié)構(gòu)光主動視覺的汽車車體三維重建的標定系統(tǒng)，其 特征在于所述的攝像機靶標（1)為三塊等大的正方形鋼板兩兩相互垂直焊接的零件并調(diào) 質(zhì)時效處理，攝像機靶標（1)的底面上方均布加工等大的矩形凹槽，攝像機靶標（1)的兩側(cè) 面粘貼棋盤格圖案。
3. 按照權(quán)利要求1所述的基于面結(jié)構(gòu)光主動視覺的汽車車體三維重建的標定系統(tǒng)，其 特征在于所述的激光靶標（2)由上方的鋼制刻度尺和底部的長方體鋼塊焊接而成，刻度尺 與底部長方體鋼塊的底面和一個側(cè)面垂直，刻度尺與底部長方體鋼塊的另一個側(cè)面平行。
【文檔編號】G06T7/00GK104101300SQ201410381672
【公開日】2014年10月15日 申請日期:2014年8月5日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月5日
【發(fā)明者】徐觀, 蘇建, 李曉韜, 張立斌, 潘洪達, 陳熔, 劉玉梅, 戴建國, 林慧英, 孫麗娜, 盧雪, 郝照冰, 劉換平, 張益瑞, 王啟明, 杜志豪 申請人:吉林大學