[发明专利]一种船舱舱容的非接触测量方法

摘要

本发明提供了一种船舱舱容的非接触测量方法及系统。该方法采用线阵CCD相机与线结构光配合扫描被测对象，进而处理扫描图像，提取图像特征点。基于光学三角原理推出特征点的解算方法，计算特征点的三维坐标并进行三维建模，进而分析计算出船舱舱容等信息。上述的测量方法及系统能够实现对船舱舱容的快速、准确、非接触测量，提高了测量效率，改善了工人的工作环境，同时避免了双目视觉测量方法中目标匹配困难的问题。

主权项

1.一种使用船舱舱容的非接触测量系统的测量方法，其中所述船舱舱容的非接触测量系统包括：线阵CCD相机(9)，安装在二自由度云台(1)上；线结构光投射器(3)，安装在单自由度云台(2)上；两个云台根据被测对象实际情况，相隔一定距离，两者之间的距离就是所谓基线距离；所述二自由度云台和所述单自由度云台由FPGA控制，以实现同步扫描和连续实时采集；该测量系统还包括运用光学三角测量原理的分析装置；所述线阵CCD相机(9)的光心、所述线结构光投射器(3)的光心以及相机视野和线结构光的交点(5)构成三角形；通过所述线结构光投射器(3)向被测对象表面投射线结构光，能够在被测对象表面形成光条三维图像；利用所述线结构光投射器(3)和所述线阵CCD相机(9)之间的所述基线距离，并且基于光学三角原理，根据空间目标点的解算方法能够得到被测对象上各个点的空间三维坐标，进而三维重建被测对象形态，所述分析装置根据重建的被测对象，分析计算得到船舱舱容信息；该测量方法包括以下步骤：步骤1，首先对测量系统进行标定，建立世界坐标系O_w‑X_wY_wZ_w，并确定线阵CCD相机的参数和结构光传感器的参数；步骤2，通过线阵CCD相机和结构光投射器配合扫描被测对象表面，进而获得被测对象的图像；步骤3，通过图像处理技术获得特征点的像素坐标；步骤4，通过光学三角原理推出特征点的解算方法，进而计算得到特征点的三维坐标；步骤5，对船舱进行三维建模，分析计算出船舱舱容信息；其特征在于，所述步骤4通过光学三角原理推出特征点的解算方法，并且根据已经求得的特征点的像素坐标、线阵CCD相机参数、结构光参数、以及特征点旋转角度参数计算特征点的空间三维坐标；所述线阵相机是通过俯仰推扫成像的，所以相机旋转后，光轴在xoy平面中的投影不变；计算所述三维坐标的表达式如下：其中，O_c和O_l分别为相机光心和线结构光光心；(X_oc Y_oc Z_oc)表示O_c的世界坐标；β表示结构光光心O_l到特征点P的向量与基线向量的夹角；β₀表示结构光光平面的水平角度；α₃为像点和物点的连线向量与基线向量的夹角；初始时相机光轴与水平面的夹角；δ为相机俯仰的角度增量；α₁为物点和像点连线PP′以及光轴在XOY平面的投影形成的夹角；ψ为相机的成像平面与XOY平面的夹角；所述步骤5通过所获取的大量特征点的三维坐标，对船舱进行三维重建，分析计算出船舱舱容信息，进而生成相关图表。