[发明专利]一种双目线激光3D相机的外参标定方法

说明书

本发明公开的一种双目线激光3D相机的外参标定方法，包括采集点云，运动机构带动3D棱台由一侧向另一侧运动时，同步触发双目线激光3D相机拍照，获取3D棱台的点云信息，提取3D棱台点云，从点云Psubgt;w/subgt;剔除Botsubgt;w/subgt;后的点云即为左侧3D棱台点云，对点云Topsubgt;m/subgt;进行聚类运算，将3个棱台分割为独立的点云，拟合3D棱台各个表面，对分割后的点云进行平面拟合，得到平面方程；求取棱台的顶点坐标，联立各个平面方程，解方程即可得到平面间的角点，求取刚体变换矩阵Tsubgt;mw/subgt;，将WCsubgt;n/subgt;和MCsubgt;n/subgt;进行点云配准，求出右相机M到左侧相机W的变换矩阵Tsubgt;mw/subgt;；令坐标A为右相机M的一个点，则其变换到左侧相机的坐标为Asupgt;t/supgt;＝Tsubgt;mw/subgt;*A，实现坐标系的统一。

技术领域

本发明涉及工业机器视觉3D测量领域，更具体的，涉及一种双目线激光3D相机的外参标定方法。

背景技术

在工业领域，单目线激光3D相机是由一个相机与一个激光线投射器组成的测量仪器，如图1所示。其原理是，镜头接收物体漫反射光在CMOS成像，通过检测激光线位置的变化，根据三角测量法，获取高度信息。目前已被广泛应用于高度、厚度、宽度、半径、平坦度、角度、位置、形状等的测量和定位过程中，具有非接触、精度高、速度快、不依赖外部光源等优点。

由于单目相机的光学特性和视野限制，不能满足一次拍照即可获取物体前后两侧截面轮廓信息的问题，即不能获取物体背对相机侧的截面轮廓信息，需要先正向扫描一次，再借助旋转机构对相机或物体旋转180°，然后进行二次扫描，再对两次扫描的点云进行融合，其缺点是，速度慢、融合精度底。通过引入双目系统，如图2所示，可以扩展相机视野，满足一次扫描即可获取物体前后两侧的轮廓信息的需求。同时，使用双目线激光相机，可以避免旋转机构的使用，提高扫描速度和融合精度底。另外，因为相机和镜头本身为线激光相机的组成部分，可以一次标定长期使用，不随使用场景的变化而改变。

发明内容

为了解决上述至少一个技术问题，本发明提出了一种双目线激光3D相机的外参标定方法。

本发明第一方面提供了一种双目线激光3D相机的外参标定方法，包括如下步骤：

S1：采集点云，运动机构带动3D棱台由一侧向另一侧运动时，同步触发双目线激光3D相机拍照，获取3D棱台的点云信息，其中左侧相机W采集到的点云记为P_w，右相机M采集到的点云记为P_m；

S2：提取3D棱台基座面，将P_w的Z坐标按坐标数值进行N等分，记录等分后每一份点云的数量，获取3D棱台基座面，记为Bot_w；同理，获得右相机M的3D棱台基座面Bot_m；

S3：提取3D棱台点云，从点云P_w剔除Bot_w后的点云即为左侧3D棱台点云，记为Top_w；同理，获得右相机M的3D棱台点云Top_m；

S4：分割3D棱台点云，对点云Top_w进行聚类运算，将3个棱台分割为独立的点云，分别记为Top_w1、Top_w2、Top_w3，计算均值，记为C_w1、C_w2、C_w3；

对点云；Top_m进行聚类运算，将3个棱台分割为独立的点云，分别记为Top_m1、Top_m2、Top_m3，并且计算它们的均值，记为C_m1、C_m2、C_m3；