CN110470320A - 摆动扫描式线结构光测量***的标定方法及终端设备 - Google Patents

Abstract

本发明适用于非接触式测量技术领域，提供了一种摆动扫描式线结构光测量***的标定方法及终端设备，该方法包括：预设多个旋转角度，分别确定各个预设旋转角度对应的相机坐标系中的实际激光平面特征向量，然后根据各个预设旋转角度分别对应的相机坐标系中的实际激光平面特征向量及相机参数得到相机坐标系中的实际激光平面特征向量与旋转角度之间的对应关系，从而完成标定。标定完成后在实际测量过程中，仅需确定激光器的旋转角度即可得到激光平面特征向量，进而得到待测工件在世界坐标系中的三维坐标。本发明提供的标定方法有效简化了标定模型，标定过程简单易用，实用性较好。

Description

摆动扫描式线结构光测量***的标定方法及终端设备

技术领域

本发明属于非接触式测量技术领域，尤其涉及一种摆动扫描式线结构光测量***的标定方法及终端设备。

背景技术

线结构光测量是近年新兴的非接触式测量技术，线结构光测量***一般由相机、激光器、工作台及计算机组成。线结构光测量***对工作环境适应性强、容易建模，应用前景广泛。

根据扫描运动方式的不同，线结构光测量***可分为直线运动扫描式和摆动扫描式。采用摆动扫描式线结构光测量***对待测工件进行测量时，需要分别标定激光平面相对于激光器旋转轴的位姿及激光器旋转轴在相机坐标系中的位姿，进而根据激光器的旋转角度计算得到激光平面方程的系数，标定过程复杂，标定困难。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供了一种摆动扫描式线结构光测量***的标定方法及终端设备，以解决现有技术中线结构光测量***标定过程复杂，标定困难的问题。

本发明实施例的第一方面提供了一种摆动扫描式线结构光测量***的标定方法，线结构光测量***包括可旋转的激光器，摆动扫描式线结构光测量***的标定方法包括：

获取激光器在多个预设旋转角度时分别在第一靶标上的第一激光线图像和在第二靶标上的第二激光线图像，第一靶标所在平面与第二靶标所在平面的高度不同；

根据预先标定的相机参数及多个预设旋转角度分别对应的第一激光线图像和第二激光线图像，确定相机坐标系中的多个预设旋转角度分别对应的实际激光平面特征向量；

根据相机坐标系中的多个预设旋转角度分别对应的实际激光平面特征向量及相机参数，确定相机坐标系中的实际激光平面特征向量与旋转角度之间的对应关系。

本发明实施例的第二方面提供了一种摆动扫描式线结构光测量***的标定装置，摆动扫描式线结构光测量***包括可旋转的激光器，该装置包括：

激光线图像获取模块，用于获取激光器在多个预设旋转角度时分别在第一靶标上的第一激光线图像和在第二靶标上的第二激光线图像，第一靶标所在平面与第二靶标所在平面的高度不同；

实际激光线平面特征向量确定模块，用于根据预先标定的相机参数及多个预设旋转角度分别对应的第一激光线图像和第二激光线图像，确定相机坐标系中的多个预设旋转角度分别对应的实际激光平面特征向量；

对应关系确定模块，用于根据相机坐标系中的多个预设旋转角度分别对应的实际激光平面特征向量及相机参数，确定相机坐标系中的实际激光平面特征向量与旋转角度之间的对应关系。

本发明实施例的第三方面提供了一种终端设备，包括：包括存储器、处理器以及存储在存储器中并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行计算机程序时实现如本发明实施例第一方面的摆动扫描式线结构光测量***的标定方法的步骤。

本发明实施例的第四方面提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现如本发明实施例第一方面的摆动扫描式线结构光测量***的标定方法的步骤。

本发明实施例与现有技术相比存在的有益效果是：本发明实施例设置两个不共面靶标，分别获取激光器在两个靶标上的第一激光线图像和第二激光线图像，两条激光线确定一个激光平面，根据第一激光线图像和第二激光线图像可以得到相机坐标系中的实际激光平面特征向量。预设多个旋转角度，分别确定各个预设旋转角度对应的相机坐标系中的实际激光平面特征向量，然后根据各个预设旋转角度对应的相机坐标系中的实际激光平面特征向量及相机参数得到相机坐标系中的实际激光平面特征向量与旋转角度之间的对应关系，从而完成标定。本发明实施例提供的标定方法有效简化了标定模型，操作简单易用。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的一种摆动扫描式线结构光测量***的标定方法的实现流程示意图；

图2是本发明实施例提供的一种摆动扫描式线结构光测量***的结构示意图；

图3是本发明实施例提供的激光器的初始位置及最大旋转角度的示意图；

图4是本发明实施例提供的摆动扫描式线结构光测量***对待测工件测量的效果图；

图5是本发明实施例提供的一种摆动扫描式线结构光测量***的标定装置的示意图；

图6是本发明实施例提供的终端设备的示意图。

具体实施方式

以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定***结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本发明实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本发明。在其它情况中，省略对众所周知的***、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本发明的描述。

为了说明本发明的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。

参考图1，本发明实施例提供了一种摆动扫描式线结构光测量***的标定方法，其中参考图2，摆动扫描式线结构光测量***包括可旋转的激光器21，该摆动扫描式线结构光测量***的标定方法包括：

步骤S101：获取激光器21在多个预设旋转角度时分别在第一靶标上的第一激光线图像和在第二靶标上的第二激光线图像，第一靶标所在平面与第二靶标所在平面的高度不同。

参考图2，摆动扫描式线结构光测量***可以包括：可旋转的激光器21、相机22、计算机23、工作台24、及辅助部件(步进电机25)。例如，相机22可以为CCD相机。

激光器21为一字激光器，所投射的激光平面与待测工件26相交并在待测工件26表面形成一条高亮的激光线27，相机22捕获待测工件26表面反射的激光线的图像并传输给计算机23，计算机23根据激光线的图像解算出激光线所在位置的三维坐标，从而实现对待测工件26的测量。同时，计算机23还用于控制激光器21的动作及摆动扫描式线结构光测量***的标定。

设置摆动扫描式线结构光测量***，激光器21安装在旋转部件上，使得激光器21可沿轴线28旋转。其中，激光器21的旋转轴线28与相机22的相对位置不变。

设置平面第一靶标和第二靶标，其中，第一靶标和第二靶标所在平面的高度不同。预设多个激光器旋转角度，获取激光器21在多个预设旋转角度时分别在第一靶标上的第一激光线图像和在第二靶标上的第二激光线图像，即，每个预设旋转角度对应一个第一激光线图像和一个第二激光线图像。其中，激光器21设置初始位置n₀，激光器旋转角度为激光器21相对于初始位置n₀的旋转角度。

一些实施例中，预设旋转角度大于或等于0且小于或等于预先确定的最大旋转角度。

根据实际情况，设置激光器的初始位置n₀和最大旋转角度θ_max。激光器的初始位置n₀设置在激光线可被相机22捕捉的拍摄视野范围内的任意位置。可选的，参考图3，初始位置n₀可以为当激光器21位于初始位置n₀时激光线位于相机22拍摄视野范围内一侧最边缘的位置。激光器21沿轴线28旋转，激光线向相机22拍摄视野范围的中间位置移动，当激光线移动至相机22拍摄视野范围内与初始位置n₀时的激光线相对的另一侧的边缘位置时，激光器21的旋转角度达到最大，激光器21继续旋转激光线将移出相机22的拍摄范围内，不能被相机22捕捉。此时激光器21相对于初始位置n₀的旋转角度确定为激光器21的最大旋转角度θ_max。

在初始位置n₀和预先确定的最大旋转角度θ_max之间，包括初始位置n₀及最大旋转角度θ_max，选取多个预设旋转角度。一些实施例中，第i个预设旋转角度θ_i可以为：

其中，θ_max为最大旋转角度，N为预设旋转角度的数量，i＝1,2…N。

即，第一个预设旋转角度θ₁为0，然后以为旋转角度步长对激光器21进行旋转，得到N个预设旋转角度对应的N个位置。

分别采集激光器21在N个位置时在第一靶标上的第一激光线图像和在第二靶标上的第二激光线图像，得到N组激光线图像。

步骤S102：根据预先标定的相机参数及多个预设旋转角度分别对应的第一激光线图像和第二激光线图像，确定相机坐标系中的多个预设旋转角度分别对应的实际激光平面特征向量。

相机模型有四个坐标系，分别是：像素坐标系、图像坐标系、相机坐标系和世界坐标系，四个坐标系之间存在相应的转换关系，根据相机参数(相机22的参数)及对应关系可实现四个坐标系之间的相互转换。

一些实施例中，步骤S102可以包括：

根据相机参数将第一预设旋转角度对应的第一激光线图像中的处于像素坐标系中的激光线转换为相机坐标系中的第一预设旋转角度对应的第一目标激光线，第一预设旋转角度为多个预设旋转角度中的任意一个预设旋转角度；

根据相机参数将第一预设旋转角度对应的第二激光线图像中的处于像素坐标系中的激光线转换为相机坐标系中的第一预设旋转角度对应的第二目标激光线；

根据第一目标激光线和第二目标激光线得到相机坐标系中的第一预设旋转角度对应的实际激光平面特征向量。

提取第一预设旋转角度对应的第一激光线图像中的激光线，得到激光线中的像素点对应的像素坐标。根据相机参数将像素坐标系中的激光线中各像素点的像素坐标转换为相机坐标系中的坐标，形成相机坐标系中的第一预设旋转角度对应的第一目标激光线。同理，根据第一预设旋转角度对应的第二激光线图像得到第一预设旋转角度对应的第二目标激光线。由于第一靶标和第一靶标平行且具有高度差，因此，第一预设旋转角度对应的第一目标激光线和第二目标激光线共面但不共线，同一个平面上的两条不共线的直线可确定一个平面，由此，第一目标激光线和第二目标激光线可确定第一预设旋转角度对应的激光平面，进而可以得到相机坐标系中第一预设旋转角度对应的实际激光平面特征向量。

其中，第一预设旋转角度为上述多个预设旋转角度中的任意一个预设旋转角度，根据上述方法可确定相机坐标系中上述多个预设旋转角度分别对应的实际激光平面特征向量，即，N个相机坐标系中的实际激光平面特征向量。

一些实施例中，步骤S102之前还可以包括步骤S104，

步骤S104，采用棋盘格特征角点法对相机的参数进行标定，得到预先标定的相机参数。

利用设置的平面第一靶标和第二靶标采用棋盘格特征角点法对相机22进行标定，得到预先标定的相机参数。相机参数可以包括相机内参和相机外参。

步骤S103：根据相机坐标系中的多个预设旋转角度分别对应的实际激光平面特征向量及相机参数，确定相机坐标系中的实际激光平面特征向量与旋转角度之间的对应关系。

根据相机坐标系中的多个预设旋转角度分别对应的实际激光平面特征向量(N个相机坐标系中的实际激光平面特征向量)及相机参数确定相机坐标系中的实际激光平面特征向量与旋转角度之间的对应关系即完成对摆动扫描式线结构光测量***的标定。实际测量过程中，获取激光器21的旋转角度，根据相机坐标系中的实际激光平面特征向量与旋转角度之间的对应关系可以得到当前旋转角度时的相机坐标系中的实际激光平面特征向量，根据相机坐标系中的实际激光平面特征向量、当前旋转角度时相机拍摄的激光线图像及相机参数即可实现对待测工件的三维坐标建模，只需在测试开始时进行一次相机参数标定即可，避免每旋转一次激光器21均需进行一次相机参数的标定。

一些实施例中，步骤S103可以包括：

根据相机参数将相机坐标系中的多个预设旋转角度分别对应的实际激光平面特征向量转换为世界坐标系中的多个预设旋转角度分别对应的实际激光平面特征向量；

基于世界坐标系中的理想激光平面与实际激光平面之间的误差模型和世界坐标系中的多个预设旋转角度分别对应的实际激光平面特征向量，建立世界坐标系中的理想激光平面特征向量与实际激光平面特征向量的关系模型；

根据世界坐标系中的理想激光平面特征向量与实际激光平面特征向量的关系模型和相机参数，确定相机坐标系中的实际激光平面特征向量与旋转角度之间的关系模型；

根据相机坐标系中的多个预设旋转角度分别对应的实际激光平面特征向量确定相机坐标系中的实际激光平面特征向量与旋转角度之间的关系模型中的实际激光平面特征向量与旋转角度之间的对应关系系数；

根据对应关系系数得到相机坐标系中的实际激光平面特征向量与旋转角度之间的对应关系。

参考图2，以激光器21的旋转轴线为x轴，以竖直方向为z轴，建立右手坐标系，该坐标系为世界坐标系，世界坐标系和相机坐标系之间的变换关系可根据相机参数确定。定义激光器21在第i位置(即第i个预设旋转角度对应的位置)的激光平面在相机坐标系下的方程为A_ix+B_iy+C_ix+1＝0，则相机坐标系中的实际激光平面的特征向量为根据世界坐标系和相机坐标系之间的变换关系将特征向量为转换为世界坐标系中的实际激光平面特征向量

假定世界坐标系中的理想激光平面特征向量为引入误差模型，建立世界坐标系中的理想激光平面特征向量和实际激光平面特征向量的关系模型，如下：

其中，ψ为旋转误差角度，e_x、e_y及e_z激光平面分别为坐标轴三个方向上的平移误差。

根据世界坐标系中的理想激光平面特征向量与实际激光平面特征向量的关系模型和相机参数，确定相机坐标系中的实际激光平面特征向量与激光器21的旋转角度θ_i之间的关系模型。一些实施例中，相机坐标系中的实际激光平面特征向量与旋转角度θ_i之间的关系模型如下：

将相机坐标系中的多个预设旋转角度分别对应的实际激光平面特征向量代入上述模型中，计算得到相机坐标系中的实际激光平面特征向量与旋转角度θ_i之间的对应关系系数。

将上述对应关系系数代入公式(3)，得到相机坐标系中的实际激光平面特征向量与旋转角度θ_i之间的对应关系。

上述实施例中引入误差模型，将测量误差考虑其中，使得对摆动扫描式线结构光测量***的标定更加的准确，进而使得摆动扫描式线结构光测量***的测量结果更精确。

一些实施例中，根据世界坐标系中的理想激光平面特征向量与实际激光平面特征向量的关系模型和相机参数，确定相机坐标系中的实际激光平面特征向量与旋转角度之间的关系模型，可以包括：

确定世界坐标系中的不同的预设旋转角度对应的理想激光平面特征向量与初始位置n₀对应的理想激光平面特征向量的关系模型；

根据世界坐标系中的理想激光平面特征向量与实际激光平面特征向量的关系模型和世界坐标系中的不同的预设旋转角度对应的理想激光平面特征向量与初始位置n₀对应的理想激光平面特征向量的关系模型，确定世界坐标系中的不同的预设旋转角度对应的理想激光平面特征向量与初始位置n₀对应的实际激光平面特征向量的关系模型；

根据世界坐标系中的不同的预设旋转角度对应的理想激光平面特征向量与初始位置n₀对应的实际激光平面特征向量的关系模型和世界坐标系中的理想激光平面特征向量与实际激光平面特征向量的关系模型，确定世界坐标系中的不同的预设旋转角度对应的实际激光平面特征向量与初始位置n₀对应的实际激光平面特征向量的关系模型；

根据相机参数，将世界坐标系中的不同的预设旋转角度对应的实际激光平面特征向量与初始位置n₀对应的实际激光平面特征向量的关系模型转换为相机坐标系中的不同的预设旋转角度对应的实际激光平面特征向量与初始位置n₀对应的实际激光平面特征向量的关系模型；

对相机坐标系中的不同的预设旋转角度对应的实际激光平面特征向量与初始位置n₀对应的实际激光平面特征向量的关系模型进行简化得到相机坐标系中的实际激光平面特征向量与旋转角度之间的关系模型。

设定世界坐标系中初始位置n₀对应理想激光平面特征向量为初始位置n₀对应的实际激光平面特征向量为确定世界坐标系中的不同的预设旋转角度对应的理想激光平面特征向量与初始位置n₀对应的理想激光平面特征向量的关系模型。世界坐标系中的不同的预设旋转角度对应的理想激光平面特征向量与初始位置n₀对应的理想激光平面特征向量的关系模型如下：

根据公式(2)和公式(4)确定世界坐标系中的不同的预设旋转角度对应的理想激光平面特征向量与初始位置n₀对应的实际激光平面特征向量的关系模型；

根据世界坐标系中的不同的预设旋转角度对应的理想激光平面特征向量与初始位置n₀对应的实际激光平面特征向量的关系模型和世界坐标系中的理想激光平面特征向量与实际激光平面特征向量的关系模型(公式(2))，确定世界坐标系中的不同的预设旋转角度对应的实际激光平面特征向量与初始位置n₀对应的实际激光平面特征向量的关系模型；

设定相机坐标系中的初始位置n₀对应的实际激光平面特征向量为根据相机参数，将世界坐标系中的不同的预设旋转角度对应的实际激光平面特征向量与初始位置n₀对应的实际激光平面特征向量的关系模型转换为相机坐标系中的不同的预设旋转角度对应的实际激光平面特征向量与初始位置n₀对应的实际激光平面特征向量的关系模型；

对相机坐标系中的不同的预设旋转角度对应的实际激光平面特征向量与初始位置n₀对应的实际激光平面特征向量的关系模型进行变换得到相机坐标系中的实际激光平面特征向量与旋转角度θ_i之间的关系模型。

一些实施例中，对应关系系数T为：

相机坐标系中的实际激光平面特征向量与旋转角度θ_i之间的对应关系为：

其中，(A_i,B_i,C_i)^T为相机坐标系中第i个预设旋转角度对应的实际激光平面特征向量，θ_i为第i个预设旋转角度，i＝1，2…N，N为预设旋转角度的数量，N≥3；t₁₁、t₁₂、t₁₃、t₂₁、t₂₂、t₂₃、t₃₁、t₃₂及t₃₃均为矩阵T的元。

上述根据相机坐标系中的多个预设旋转角度分别对应的实际激光平面特征向量确定相机坐标系中的实际激光平面特征向量与旋转角度之间的关系模型中的实际激光平面特征向量与旋转角度之间的对应关系系数，具体为：

N个预设旋转角度分别对应N个实际激光平面特征向量，将与N个预旋转角度及对应的N个实际激光平面特征向量代入上述相机坐标系中的实际激光平面特征向量与旋转角度之间的关系模型得到对应关系方程，对方程求解得到对应关系系数T，从而得到相机坐标系中的实际激光平面特征向量与旋转角度之间的对应关系。由于对应关系系数T为3×3矩阵，因此，预设旋转角度的数量N≥3才可以计算得到对应关系系数T。

上述摆动扫描式线结构光测量***的标定方法预设多个旋转角度，分别确定各个预设旋转角度对应的相机坐标系中的实际激光平面特征向量，然后根据各个预设旋转角度对应的相机坐标系中的实际激光平面特征向量及相机参数得到相机坐标系中的实际激光平面特征向量与旋转角度之间的对应关系，从而完成标定。本发明实施例提供的标定方法操作简单易用。同时，利用本发明实施例提供的标定方法标定完成的摆动扫描式线结构光测量***建立相机坐标系中的实际激光平面特征向量与旋转角度之间的对应关系模型，该模型具有通用性，在实际测量过程中仅需获知激光器的旋转角度即可得到相机坐标系中的实际激光平面特征向量，进而得到与激光平面相交的待测工件表面在世界坐标系中的三维坐标，可完成任意扫描密度的测量，大大简化了实际测量过程。参考图4，采用上述摆动扫描式线结构光测量***的标定方法对***进行标定，设定100个预设旋转角度对鼠标进行测量得到的鼠标点云图像如图4，由图可知采用上述方法标定的摆动扫描式线结构光测量***可实现对待测物体的精确测量。

应理解，上述实施例中各步骤的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本发明实施例的实施过程构成任何限定。

对应于上文实施例的摆动扫描式线结构光测量***的标定方法，图5示出了本发明实施例提供的摆动扫描式线结构光测量***的标定装置的示意图，摆动扫描式线结构光测量***包括可旋转的激光器，该装置可以包括：

激光线图像获取模块501，用于获取激光器在多个预设旋转角度时分别在第一靶标上的第一激光线图像和在第二靶标上的第二激光线图像，第一靶标所在平面与第二靶标所在平面的高度不同；

实际激光线平面特征向量确定模块502，用于根据预先标定的相机参数及多个预设旋转角度分别对应的第一激光线图像和第二激光线图像，确定相机坐标系中的多个预设旋转角度分别对应的实际激光平面特征向量；

对应关系确定模块503，用于根据相机坐标系中的多个预设旋转角度分别对应的实际激光平面特征向量及相机参数，确定相机坐标系中的实际激光平面特征向量与旋转角度之间的对应关系。

一些实施例中，上述摆动扫描式线结构光测量***的标定装置，还可以包括：

标定模块，用于采用棋盘格特征角点法对相机的参数进行标定，得到预先标定的相机参数。

一些实施例中，预设旋转角度大于或等于0且小于或等于预先确定的最大旋转角度。

一些实施例中，激光线图像获取模块可以包括：

预设旋转角度确定单元，用于确定多个预设旋转角度。第i个预设旋转角度θ_i为：

其中，θ_max为最大旋转角度，N为预设旋转角度的数量，i＝1,2…N。

一些实施例中，对应关系确定模块可以包括：

特征向量转换单元，用于根据相机参数将相机坐标系中的多个预设旋转角度分别对应的实际激光平面特征向量转换为世界坐标系中的多个预设旋转角度分别对应的实际激光平面特征向量；

第一模型建立单元，用于基于世界坐标系中的理想激光平面与实际激光平面之间的误差模型和世界坐标系中的多个预设旋转角度分别对应的实际激光平面特征向量，建立世界坐标系中的理想激光平面特征向量与实际激光平面特征向量的关系模型；

第二模型建立单元，用于根据世界坐标系中的理想激光平面特征向量与实际激光平面特征向量的关系模型和相机参数，确定相机坐标系中的实际激光平面特征向量与旋转角度之间的关系模型；

系数确定单元，用于根据相机坐标系中的多个预设旋转角度分别对应的实际激光平面特征向量确定相机坐标系中的实际激光平面特征向量与旋转角度之间的关系模型中的实际激光平面特征向量与旋转角度之间的对应关系系数；

对应关系确定单元，用于根据对应关系系数得到相机坐标系中的实际激光平面特征向量与旋转角度之间的对应关系。

一些实施例中，对应关系系数T为：

相机坐标系中的实际激光平面特征向量与旋转角度θ_i之间的对应关系为：

其中，(A_i,B_i,C_i)^T为相机坐标系中第i个预设旋转角度对应的实际激光平面特征向量，θ_i为第i个预设旋转角度，i＝1，2…N，N为预设旋转角度的数量，N≥3；t₁₁、t₁₂、t₁₃、t₂₁、t₂₂、t₂₃、t₃₁、t₃₂及t₃₃均为矩阵T的元。

一些实施例中，实际激光线平面特征向量确定模块可以包括：

第一目标激光线确定单元，用于根据相机参数将第一预设旋转角度对应的第一激光线图像中的处于像素坐标系中的激光线转换为相机坐标系中的第一预设旋转角度对应的第一目标激光线，第一预设旋转角度为多个预设旋转角度中的任意一个预设旋转角度；

第二目标激光线确定单元，用于根据相机参数将第一预设旋转角度对应的第二激光线图像中的处于像素坐标系中的激光线转换为相机坐标系中的第一预设旋转角度对应的第二目标激光线；

特征向量确定单元，根据第一目标激光线和第二目标激光线得到相机坐标系中的第一预设旋转角度对应的实际激光平面特征向量。

图6是本发明一实施例提供的终端设备的示意图。如图6所示，该实施例的终端设备600包括：处理器601、存储器602以及存储在存储器602中并可在处理器601上运行的计算机程序603，例如摆动扫描式线结构光测量***的标定方法的程序。处理器601执行计算机程序603时实现上述一种摆动扫描式线结构光测量***的标定方法实施例中的步骤，例如图1所示的步骤S101至S103，处理器601执行计算机程序603时实现上述各装置实施例中各模块的功能，例如图5所示模块501至503的功能。

示例性的，计算机程序603可以被分割成一个或多个程序模块，一个或者多个程序模块被存储在存储器602中，并由处理器601执行，以完成本发明。一个或多个程序模块可以是能够完成特定功能的一系列计算机程序指令段，该指令段用于描述计算机程序603在摆动扫描式线结构光测量***标定装置500或者终端设备600中的执行过程。例如，计算机程序603可以被分割成激光线图像获取模块501、实际激光线平面特征向量确定模块502及对应关系确定模块503，各模块具体功能在此不再一一赘述。

终端设备600可以是桌上型计算机、笔记本、掌上电脑及云端服务器等计算设备。终端设备600可包括，但不仅限于，处理器601、存储器602。本领域技术人员可以理解，图6仅仅是终端设备600的示例，并不构成对终端设备600的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件，例如终端设备还可以包括输入输出设备、网络接入设备、总线等。

所称处理器601可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现成可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。

存储器602可以是终端设备600的内部存储单元，例如终端设备600的硬盘或内存。存储器602也可以是终端设备600的外部存储设备，例如终端设备600上配备的插接式硬盘，智能存储卡(Smart Media Card,SMC)，安全数字(Secure Digital,SD)卡，闪存卡(FlashCard)等。进一步地，存储器602还可以既包括终端设备600的内部存储单元也包括外部存储设备。存储器602用于存储计算机程序以及终端设备600所需的其他程序和数据。存储器602还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各功能单元、模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能单元、模块完成，即将装置的内部结构划分成不同的功能单元或模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。实施例中的各功能单元、模块可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中，上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。另外，各功能单元、模块的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本申请的保护范围。上述***中单元、模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。

本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

在本发明所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的装置/终端设备和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置/终端设备实施例仅仅是示意性的，例如，模块或单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个***，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通讯连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通讯连接，可以是电性，机械或其它的形式。

作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

集成的模块/单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。。其中，计算机程序包括计算机程序代码，计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。计算机可读介质可以包括：能够携带计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。需要说明的是，计算机可读介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减，例如在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，计算机可读介质不包括电载波信号和电信信号。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种摆动扫描式线结构光测量***的标定方法，其特征在于，所述摆动扫描式线结构光测量***包括可旋转的激光器，所述摆动扫描式线结构光测量***的标定方法包括：

获取激光器在多个预设旋转角度时分别在第一靶标上的第一激光线图像和在第二靶标上的第二激光线图像，所述第一靶标所在平面与所述第二靶标所在平面的高度不同；

根据预先标定的相机参数及所述多个预设旋转角度分别对应的所述第一激光线图像和所述第二激光线图像，确定相机坐标系中的所述多个预设旋转角度分别对应的实际激光平面特征向量；

根据所述相机坐标系中的所述多个预设旋转角度分别对应的实际激光平面特征向量及所述相机参数，确定相机坐标系中的实际激光平面特征向量与旋转角度之间的对应关系。

2.如权利要求1所述的摆动扫描式线结构光测量***的标定方法，其特征在于，所述预设旋转角度大于或等于0且小于或等于预先确定的最大旋转角度。

3.如权利要求2所述的摆动扫描式线结构光测量***的标定方法，其特征在于，第i个预设旋转角度θ_i为：

其中，θ_max为所述最大旋转角度，N为所述预设旋转角度的数量，i＝1,2…N。

4.如权利要求1所述的摆动扫描式线结构光测量***的标定方法，其特征在于，所述根据所述相机坐标系中的所述多个预设旋转角度分别对应的实际激光平面特征向量及所述相机参数，确定相机坐标系中的实际激光平面特征向量与旋转角度之间的对应关系，包括：

根据所述相机参数将所述相机坐标系中的所述多个预设旋转角度分别对应的实际激光平面特征向量转换为世界坐标系中的所述多个预设旋转角度分别对应的实际激光平面特征向量；

基于世界坐标系中的理想激光平面与实际激光平面之间的误差模型和所述世界坐标系中的所述多个预设旋转角度分别对应的实际激光平面特征向量，建立世界坐标系中的理想激光平面特征向量与实际激光平面特征向量的关系模型；

根据所述世界坐标系中的理想激光平面特征向量与实际激光平面特征向量的关系模型和所述相机参数，确定相机坐标系中的实际激光平面特征向量与旋转角度之间的关系模型；

根据所述相机坐标系中的所述多个预设旋转角度分别对应的实际激光平面特征向量确定所述相机坐标系中的实际激光平面特征向量与旋转角度之间的关系模型中的实际激光平面特征向量与旋转角度之间的对应关系系数；

根据所述对应关系系数得到所述相机坐标系中的实际激光平面特征向量与旋转角度之间的对应关系。

5.如权利要求4所述的摆动扫描式线结构光测量***的标定方法，其特征在于，

所述对应关系系数T为：

所述相机坐标系中的实际激光平面特征向量与旋转角度之间的对应关系为：

其中，(A_i,B_i,C_i)^T为所述相机坐标系中第i个预设旋转角度对应的实际激光平面特征向量，θ_i为第i个预设旋转角度，i＝1，2…N，N为所述预设旋转角度的数量，N≥3；t₁₁、t₁₂、t₁₃、t₂₁、t₂₂、t₂₃、t₃₁、t₃₂及t₃₃均为矩阵T的元。

6.如权利要求1所述的摆动扫描式线结构光测量***的标定方法，其特征在于，所述根据预先标定的相机参数及所述多个预设旋转角度分别对应的所述第一激光线图像和所述第二激光线图像，

确定相机坐标系中的所述多个预设旋转角度分别对应的实际激光平面特征向量，包括：

根据所述相机参数将第一预设旋转角度对应的第一激光线图像中的处于像素坐标系中的激光线转换为相机坐标系中的所述第一预设旋转角度对应的第一目标激光线，所述第一预设旋转角度为所述多个预设旋转角度中的任意一个预设旋转角度；

根据所述相机参数将所述第一预设旋转角度对应的第二激光线图像中的处于像素坐标系中的激光线转换为相机坐标系中的所述第一预设旋转角度对应的第二目标激光线；

根据所述第一目标激光线和所述第二目标激光线得到所述相机坐标系中的所述第一预设旋转角度对应的实际激光平面特征向量。

7.如权利要求1至6任一项所述的摆动扫描式线结构光测量***的标定方法，其特征在于，在所述根据预先标定的相机参数及所述多个预设旋转角度分别对应的所述第一激光线图像和所述第二激光线图像，确定相机坐标系中的所述多个预设旋转角度分别对应的实际激光平面特征向量之前，还包括：

采用棋盘格特征角点法对相机的参数进行标定，得到所述预先标定的相机参数。

8.一种摆动扫描式线结构光测量***的标定装置，其特征在于，所述摆动扫描式线结构光测量***包括可旋转的激光器，所述摆动扫描式线结构光测量***的标定装置，包括：

激光线图像获取模块，用于获取激光器在多个预设旋转角度时分别在第一靶标上的第一激光线图像和在第二靶标上的第二激光线图像，所述第一靶标所在平面与第二靶标所在平面的高度不同；

实际激光线平面特征向量确定模块，用于根据预先标定的相机参数及所述多个预设旋转角度分别对应的所述第一激光线图像和所述第二激光线图像，确定相机坐标系中的所述多个预设旋转角度分别对应的实际激光平面特征向量；

对应关系确定模块，用于根据相机坐标系中的所述多个预设旋转角度分别对应的实际激光平面特征向量及所述相机参数，确定相机坐标系中的实际激光平面特征向量与旋转角度之间的对应关系。

9.一种终端设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至7任一项所述的摆动扫描式线结构光测量***的标定方法的步骤。

10.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至7任一项所述的摆动扫描式线结构光测量***的标定方法的步骤。