(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210492993.3 (22)申请日 2022.05.07 (71)申请人 广州艾视维智能科技有限公司 地址 510000 广东省广州市黄埔区枝山路 13号C栋1003房 (72)发明人 谢显飞　陈理辉　刘荣贵　郑倍松　 (74)专利代理 机构 广州三环 专利商标代理有限 公司 44202 专利代理师 颜希文 (51)Int.Cl. G06T 7/80(2017.01) G06T 7/73(2017.01) G06T 17/00(2006.01) (54)发明名称 基于高精度线激光3D相机的标定方法和三 维重建方法 (57)摘要 本发明公开了一种基于高精度线激光3D相 机的标定方法和三维重建方法。 该方法通过根据 预设规则将标定板摆放在工作平面上并对所述 标定板进行拍摄， 得到若干第一标定板图像； 将 所述第一标定板图像转换为对应的灰度图像， 对 所述灰度图像中的标定板上的圆形标志点进行 编号， 根据所述圆形标志点及其编号计算相机的 内部参数； 通过针对 标定板建立基准世界坐标系 和临时坐标系， 并根据所述基准世界坐标系和临 时坐标系计算相机的外部参数； 根据照射在不同 平面的激光线拟合出光平面， 计算所述光平面在 基准世界坐标系中相对于坐标系原点的位姿变 换矩阵。 本发明技术方案降低了标定操作难度， 提高了标定精度。 权利要求书3页 说明书10页 附图2页 CN 114820817 A 2022.07.29 CN 114820817 A 1.一种基于高精度线激光3D相机的标定方法， 其特征在于， 标定过程中面扫描相机和 激光投影仪的固定在型材上， 且所述面扫描相 机和激光投影仪的相对位置不变； 包括以下 标定步骤： 根据预设规则将标定板摆放在工作平面上并对所述标定板进行拍摄， 得到若干第 一标 定板图像； 将所述第一标定板图像转换为对应的灰度图像， 对所述灰度图像中的标定板上的圆形 标志点进行编号， 根据所述圆形 标志点及其编号计算相机的内部参数； 通过针对标定板建立基准世界坐标系和临时坐标系， 并根据所述基准世界坐标系和临 时坐标系计算相机的外 部参数； 根据照射在不同平面的激光线拟合出光平面， 计算所述光平面在基准世界坐标系中相 对于坐标系原点的位姿变换矩阵。 2.根据权利要求1所述的基于高精度线激光3D相机的标定方法， 其特征在于， 根据以下 步骤计算所述相机的内部参数： 根据预设规则将标定板摆放在工作平面上并对所述标定板进行拍摄， 得到若干第 一标 定板图像； 将所述第一标定板图像转换为对应的灰度图像， 对所述灰度图像中的标定板上的圆形 标志点进行编号， 根据所述圆形 标志点及其编号建立标定 板坐标系； 根据所述标定板坐标系获取所述第一标定板图像中标定板的位置和标定板中圆形标 志点的圆心 位置， 并根据所述标定板的位置和标定板中圆形标志点的圆心 位置计算所述标 定板在实际三维空间中相对于相机的位姿； 根据所述位姿和旋转矩阵的正交性， 建立所述内部参数的线性方程， 并通过所述线性 方程计算相机的内部参数。 3.根据权利要求2所述的基于高精度线激光3D相机的标定方法， 其特征在于， 根据 所述 基准世界坐标系和临时坐标系计算相机的外 部参数， 包括以下步骤： 将第一标定板的中心点沿垂直于工作平面的方向降低 一个标定板厚度， 并将降低后的 中心点作为基准世界坐标系的原 点， 定义垂 直于标定板平面向上的方向为基准世界坐标系 的Z轴正方向， 根据所述标定板的方向标志确定X轴和Y轴的正方向； 计算出所述标定板在相 机坐标系下的第一 位姿； 将第二标定板的中心点沿垂直于工作平面的方向降低 一个标定板厚度， 并将降低后的 中心点作为临时坐标系的原点， 定义垂直于标定板平面向上 的方向为临时坐标系的Z轴正 方向， 根据所述标定板的方向标志确定X轴和Y轴的正方向； 计算出所述标定板在相机坐标 系下的第二 位姿； 根据所述第 一位姿和第 二位姿计算相机的外部参数； 所述第 一标定板为摆放在工作平 面上， 同时， 水平居中摆放于相机视野正中央位置的标定板； 所述第二标定板为垫高第一距 离后摆放在工作平面上， 同时， 水平居中摆放于相机 视野正中央位置的标定 板。 4.根据权利要求3所述的基于高精度线激光3D相机的标定方法， 其特征在于， 所述根据 照射在不同平面的激光线拟合出光平面， 计算所述光平面在基准世界坐标系中相对于坐标 系原点的位姿变换矩阵， 包括以下步骤： 将激光投影仪的激光线照 射在第一平面上， 使激光线在相机视野中清晰呈现并通过所权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 114820817 A 2述相机对照射在第一平面的激光线 进行拍摄， 得到第一激光图片； 采用灰度重心法计算所述第 一激光图片中激光条纹 的第一中心坐标， 根据所述第 一中 心坐标计算所述第一激光图片中激光线的第一像素坐标点， 将所述第一像素坐标点通过标 定后的变换矩阵转换为基准世界坐标系中的三维坐标点； 将激光投影仪的激光线照 射在第二平面上， 使激光线在相机视野中清晰呈现并通过所 述相机对照射在第二平面的激光线 进行拍摄， 得到第二激光图片； 采用灰度重心法计算所述第 二激光图片中激光条纹 的第二中心坐标， 根据所述第 二中 心坐标计算所述第二激光图片中激光线的第二像素坐标点， 将所述第二像素坐标点通过标 定后的变换矩阵转换为临时坐标系中的三维坐标点； 根据第一激光线和第 二激光线拟合出光平面， 计算光平面在基准世界坐标系中相对于 坐标系原点的位姿变换矩阵； 所述第一激光线为所述照射在第一平面上 的激光线， 所述第 二激光线为所述照射在第二平面上的激光线。 5.根据权利要求4所述的基于高精度线激光3D相机的标定方法， 其特征在于， 所述第一 平面为所述第一标定 板所在的平面， 所述第二平面 为所述第二标定 板所在的平面。 6.根据权利要求5所述的基于高精度线激光3D相机的标定方法， 其特征在于， 所述相机 距离所述工作平面的距离为第二距离， 所述第二距离大于所述第一距离 。 7.根据权利要求6所述的基于高精度线激光3D相机的标定方法， 其特征在于， 所述标定 板上包括若干个圆形标志点， 所述圆形标志点在所述标定板上的排列方式为阵列排列， 所 述标定板设置有方向标志。 8.根据权利要求1至7任一项所述的基于高精度线激光3D相机的标定方法， 其特征在 于， 所述内部参数包括3个径向畸变参数和2个切向畸变参数。 9.一种基于高精度线激光3D相机的三维重建方法， 其特征在于， 用于根据权利要求1至 8任一项所述的基于高精度线激光3D相 机的标定方法进行标定后的三维重建， 包括以下步 骤： 计算被测物体的运动方向 向量； 通过激光投影仪扫描被测物体得到若干扫描图片， 针对每张所述扫描图片提取激光线 的像素坐标， 并将所述像素坐标转换为基准世界坐标系中的三维坐标点； 根据被测物体的所述运动方向向量将被测物体的单轮廓逐条拼接起来， 形成三维点云 模型； 所述单轮廓为每次从所述扫描图片中提取的激光线的所述 三维坐标点。 10.根据权利要求9所述的基于高精度线激光3D相机的三维重建方法， 其特征在于， 根 据以下步骤计算被测物体的运动方向 向量： 将所述标定板放置在传送带的第 一位置， 并通过相机对所述第 一位置的标定板进行拍 照， 得到若干第二标定 板图像； 根据所述第二标定板图像中标定板的位置和圆形标志点的圆心像素的坐标值计算标 定板中心的第一原点 坐标； 通过传送带将所述标定板移动至第 二位置， 通过所述相机对所述第 二位置的标定板进 行拍照， 得到若干第三标定 板图像； 根据所述第三标定板图像中标定板的位置和圆形标志点的圆心像素的坐标值计算标 定板中心的第二原点 坐标；权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 114820817 A 3