[发明专利]一种基于LED标签跟踪的三维几何测量方法及系统在审

专利信息
申请号: 201510332137.1 申请日: 2015-06-16
公开(公告)号: CN104976968A 公开(公告)日: 2015-10-14
发明(设计)人: 史金龙;白素琴;钱强;束鑫;钱萍;王直;张洪涛 申请(专利权)人: 江苏科技大学
主分类号: G01B11/25 分类号: G01B11/25
代理公司: 南京经纬专利商标代理有限公司 32200 代理人: 楼高潮
地址: 212003 *** 国省代码: 江苏;32
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摘要:
搜索关键词: 一种 基于 led 标签 跟踪 三维 几何 测量方法 系统
【权利要求书】:

1.一种基于LED标签跟踪的三维几何测量方法,其特征在于,包括:

第一步,将贴有LED标签的一套三维扫描仪安装在能沿着待测物体旁侧的轨道移动的支架上,并将所述支架移动到所述轨道的一端,所述三维扫描仪主要有由两台工业相机和一台投影仪组成;

第二步,将立体跟踪仪固定设置,且立体跟踪仪的固定位置使得在测量过程中立体跟踪仪始终都能跟踪到所述LED标签;

第三步,开始一个局部测量,所述三维扫描仪的投影仪向待测物体表面投射结构光,所述三维扫描仪的两台工业相机拍摄各自视野内的待测物体局部图像,并将所述局部图像数据传输至服务器,同时,立体跟踪仪拍摄LED标签图像并传输至服务器;

第四步,所述服务器根据所述两台工业相机的局部图像数据生成所述待测物体的一个局部的三维图像,同时在所述LED标签图像中精确定位LED标签中心点位置,完成所述待测物体的一个局部的测量;

第五步,沿轨道推动支架移动以推动三维扫描仪更换到新位置,重复第三、四步,完成待测物体的下一个局部的测量;

第六步,所述服务器采用KLT算法,建立两个局部测量的LED标签图像之间的LED标签关系;

第七步,所述服务器根据每个局部测量的LED标签图像获得每个局部测量的三维扫描仪坐标系中的LED标签位置;

第八步,所述服务器根据两个局部测量的LED标签关系以两个局部测量的LED标签位置,获得所述两个局部测量的LED标签位置变化,以评估所述两个局部测量的三维扫描仪姿态变化;

第九步,所述服务器根据第八步的结果,拼接所述两个局部测量的三维图像;

第十步,重复步骤五到九,直到所述待测物体的最后一个局部测量结束,以拼接出所述待测物体的整个表面的三维图像。

2.如权利要求1所述的三维几何测量方法,其特征在于,所述三维扫描仪主要有由两台工业相机和一台投影仪组成。

3.如权利要求1所述的三维几何测量方法,其特征在于,所述LED标签的发光功率大于等于3W。

4.如权利要求1所述的三维几何测量方法,其特征在于,所述立体跟踪仪主要由两台工业相机组成。

5.如权利要求4所述的三维几何测量方法,其特征在于,所述三维扫描仪和所述立体跟踪仪的相机分辨率均在1440×1080以上、帧率均在10fps以上,且分别通过千兆网连接服务器;所述三维扫描仪的投影仪通过USB线连接服务器。

6.如权利要求1所述的三维几何测量方法,其特征在于,所述第四步中,在所述LED标签图像中精确定位LED标签中心点位置的步骤包括:

2a:采用归一化模板匹配方法,找到所述LED标签图像中的LED标签图像块;

2b:放大所述LED标签图像块获得放大图像Pm,且Pm对应的三维图像中LED标签Lm呈现为八角形的山状;

2c:采用高斯函数对Pm对应的三维图像进行平滑处理,获得一个平滑图像,并根据平滑图像顶点来确定Lm图像的顶点Pt;

2d:根据所述平滑的图像生成具有五个虚拟平面的三维图像PV:一个底面Pb为基础面,四个交叉面均垂直于Pb并交叉于同一条交线L,相邻两个交叉平面之间的夹角为45度;

2e:重叠图像Lm和PV,且Lm和PV的底部重合并让L通过Lm图像的顶点Pt;

2f:让PV的四个交叉面以L为轴,整体按顺时针方向依次旋转预设角度直至旋转一周,并记录每次旋转后的PV与Lm的交叉横截面积;

2g:把L的当前位置和最大的交叉横截面积部分记录在队列Qs;

2h:用Npt表示Pt的24个邻居像素,移动PV,让L通过Npt中的每一个像素,重复步骤2f~2h;

2i:在Qs中,选择具有最大交叉横截面积的元素,选择所述元素对应的L的位置作为精确中心Ca;

2j:缩小Pm至所述LED标签图像块的倍率,并根据Ca获得所述LED标签图像中的LED标签中心点位置。

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