基于面结构光主动视觉的汽车车体三维重建的标定系统

摘要

本发明公开了一种基于面结构光主动视觉的汽车车体三维重建的标定系统，旨在解决现有二维和三维标定物无法实现摄像机与激光平面的同步标定，加工复杂，难以实现实用性要求较高的现场标定的问题，基于面结构光主动视觉的汽车车体三维重建的标定系统主要由摄像机靶标(1)与激光靶标(2)组成，提供了一种结构简单、检测精度高、累积误差小、功能完整、操作简便、易于安装、通用性强、成本较低、性能可靠的可满足汽车检测行业对汽车车体进行视觉检测要求的基于面结构光主动视觉的汽车车体三维重建的标定系统。

说明书

技术领域

本发明涉及一种汽车工业领域的检验设备，更具体的说，它涉及一种基于 面结构光主动视觉的汽车车体三维重建的标定系统。

背景技术

为保证汽车的安全行驶，合理快速的检测汽车的超载超限和尺寸改装，进 行汽车的各项几何尺寸和角度的视觉测量是汽车检测领域的主要检测项目之 一。目前，对汽车尺寸和角度的测量主要停留在手工米尺测量，效率低，精度 差，工作人员劳动强度大。采用结构光机器视觉测量技术对汽车几何参数进行 非接触检测由于具有快速、准确和高可靠性等特点有望解决以上技术瓶颈。现 有标定方式主要通过二维标定物或三维标定物对摄像机进行标定，再通过二维 标定物对激光平面在摄像机坐标系内的位置进行标定。但是由于激光平面的方 程为摄像机坐标系下的方程，而实际情况需要测量物体在世界坐标系下的位置 坐标，因此需要经过坐标转换才可以将光平面与物体交线的坐标转换到世界坐 标系下，误差较大。本发明采用底面加工固定位置凹槽的摄像机靶标结构控制 激光靶标在世界坐标系下的位置，进而获得光平面与激光靶标的交点三维坐标， 实现了激光平面在世界坐标系下的标定并同步完成了摄像机的标定，系统结构 简单，便于加工和运输，提高了标定结果的准确度并降低了二维标定物标定中 迭代过程的计算量，对汽车工业检测领域的技术进步具有重要意义。

发明内容

本发明针对目前现有二维和三维标定物无法实现摄像机与激光平面的同步 标定，体积较大，加工复杂，难以实现实用性要求较高的现场标定的现状，提 供了一种结构简单、检测精度高、累积误差小、功能完整、操作简便、易于安 装、通用性强、成本较低、性能可靠的可满足汽车检测行业对汽车车体进行视 觉检测要求的基于面结构光主动视觉的汽车车体三维重建的标定系统。

参阅图1至图4，为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案予以实现。 本发明所提供的基于面结构光主动视觉的汽车车体三维重建的标定系统包括有 摄像机靶标与激光靶标。

激光靶标放置在摄像机靶标底面的矩形凹槽中，激光靶标底部长方体钢块 的两侧面与矩形凹槽的一个直角的两侧面重合。

技术方案中所述的摄像机靶标为三块等大的正方形钢板两两相互垂直焊接 的零件并调质时效处理，摄像机靶标的底面上方均布加工等大的矩形凹槽，摄 像机靶标的两侧面粘贴棋盘格图案。

技术方案中所述的激光靶标由上方的钢制刻度尺和底部的长方体钢块焊接 而成，刻度尺与底部长方体钢块的底面和一个侧面垂直，刻度尺与底部长方体 钢块的另一个侧面平行。

本发明的有益效果是：

(1)本发明采用底面加工固定位置凹槽的摄像机靶标结构控制激光靶标在 世界坐标系下的位置，进而获得光平面与激光靶标的交点三维坐标，实现了激 光平面在世界坐标系下的标定并同步完成了摄像机的标定，该系统结构简单， 提高了标定结果的准确度并降低了二维标定物标定中迭代过程的计算量。

(2)本发明的主要零件采用标准量具钢进行加工，首先，标准型钢产量大， 机械加工工序少，制作简单，生产成本较低；其次，作为测量仪器的重要附件， 采用标准型钢具有一定的强度，能够在长期使用中不变形，保证测量的精度， 可以满足国家标准对测量精度的要求。

附图说明

图1是基于面结构光主动视觉的汽车车体三维重建的标定系统的使用状态 轴测图；

图2是基于面结构光主动视觉的汽车车体三维重建的标定系统的轴测图；

图3是基于面结构光主动视觉的汽车车体三维重建的标定系统的三维靶标1 轴测图；

图4是基于面结构光主动视觉的汽车车体三维重建的标定系统的高度靶标2 的轴测图；

图中：1.摄像机靶标，2.激光靶标，A激光平面。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的详细描述:

参阅图1至图4，基于面结构光主动视觉的汽车车体三维重建的标定系统包 括有摄像机靶标1与激光靶标2。

摄像机靶标1为三块等大的正方形钢板两两相互垂直焊接的零件并调质时 效处理，摄像机靶标1的底面上方均布加工等大的矩形凹槽，摄像机靶标1的 两侧面粘贴棋盘格图案，激光靶标2由上方的钢制刻度尺和底部的长方体钢块 焊接而成，刻度尺与底部长方体钢块的底面和一个侧面垂直，刻度尺与底部长 方体钢块的另一个侧面平行，激光靶标2放置在摄像机靶标1底面的矩形凹槽 中，激光靶标2底部长方体钢块的两侧面与矩形凹槽的一个直角的两侧面重合。

基于面结构光主动视觉的汽车车体三维重建的标定系统的使用方法：将基 于面结构光主动视觉的汽车车体三维重建的标定系统放置在汽车视觉检测系统 的摄像机视场范围内的一个固定位置，将激光靶标2分别放置在摄像机靶标1 底面的不同凹槽中，测量系统投射激光平面A，通过摄像机采集一幅靶标图像， 对图像进行滤波、灰度增强、图像分割、提取摄像机靶标1两侧面中心点的图 像坐标和三维坐标以及激光平面与激光靶标2的交点的三维坐标，根据摄像机 靶标的二维图像坐标和三维空间坐标采用最小二乘法、粒子群优化算法或遗传 算法对摄像机进行标定，根据激光平面与激光靶标2的交点三维坐标利用最小 二乘法可以得到激光平面在世界坐标系下的光平面方程，完成汽车视觉检测系 统的摄像机和光平面的同步标定。