CN117073582B - 线激光轮廓仪***的标定方法、装置和电子设备 - Google Patents

Abstract

本公开提供一种线激光轮廓仪***的标定方法、装置和电子设备，该方法包括：获取线激光轮廓仪采集的第一点云信息，第一点云信息包括：标定球的多个截面圆的圆周在第一坐标系下的三维坐标，第一坐标系为线激光轮廓仪***的坐标系；根据第一点云信息，确定截面圆的圆心在第一坐标系下的第一坐标；确定第一坐标到第二坐标的坐标转换矩阵，第二坐标为截面圆的圆心在第二坐标系下的三维坐标，第二坐标系为线激光轮廓仪的坐标系；根据坐标转换矩阵标定线激光轮廓仪***，本公开能够实现线激光轮廓仪***的标定。

Description

线激光轮廓仪***的标定方法、装置和电子设备

技术领域

本公开涉及传感器标定领域，尤其涉及一种线激光轮廓仪***的标定方法、装置和电子设备。

背景技术

在物体的量测场景中，线激光轮廓仪或待测物体在一个运动轴的带动下移动。在移动过程中，线激光轮廓仪通过激光器向物体表面投射激光线，然后通过光传感器记录轮廓面反射的亮度信息，然后利用计算机计算出物体的几何尺寸。

但是，当运动轴和激光平面不垂直时，会导致物体的几何尺寸存在测量误差，亟需一种标定方法来矫正这种误差。

发明内容

本公开的多个方面提供一种线激光轮廓仪***的标定方法、装置和电子设备，以标定线激光轮廓仪***，进而矫正采用线激光轮廓仪对物体尺寸的测量误差。

本公开实施例第一方面提供一种线激光轮廓仪***的标定方法，线激光轮廓仪***包括：线激光轮廓仪和运动轴，其中，运动轴带动线激光轮廓仪或标定球移动，标定方法包括：

获取线激光轮廓仪采集的第一点云信息，第一点云信息包括：标定球的多个截面圆的圆周在第一坐标系下的三维坐标，第一坐标系为线激光轮廓仪***的坐标系；

根据第一点云信息，确定截面圆的圆心在第一坐标系下的第一坐标；

确定第一坐标到第二坐标的坐标转换矩阵，第二坐标为截面圆的圆心在第二坐标系下的三维坐标，第二坐标系为线激光轮廓仪的坐标系；根据坐标转换矩阵标定线激光轮廓仪***。

本公开实施例第二方面提供一种线激光轮廓仪***的标定装置，线激光轮廓仪***包括：线激光轮廓仪和运动轴，其中，运动轴带动线激光轮廓仪或标定球移动，标定装置包括：

获取模块，用于获取线激光轮廓仪采集的第一点云信息，第一点云信息包括：标定球的多个截面圆的圆周在第一坐标系下的三维坐标，第一坐标系为线激光轮廓仪***的坐标系；

第一确定模块，用于根据第一点云信息，确定截面圆的圆心在第一坐标系下的第一坐标；

第二确定模块，用于确定第一坐标到第二坐标的坐标转换矩阵，第二坐标为截面圆的圆心在第二坐标系下的三维坐标，第二坐标系为线激光轮廓仪的坐标系；

标定模块，用于根据坐标转换矩阵标定线激光轮廓仪***。

本公开实施例第三方面提供一种电子设备，包括：处理器、存储器及存储在存储器上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第一方面的标定方法。

本公开实施例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中存储有计算机执行指令，计算机执行指令被处理器执行时用于实现第一方面的标定方法。

本公开实施例第五方面提供了一种计算机程序产品，程序产品包括：计算机程序，计算机程序存储在可读存储介质中，电子设备的至少一个处理器可以从可读存储介质读取计算机程序，至少一个处理器执行计算机程序使得电子设备执行第一方面的标定方法。

本公开提供一种线激光轮廓仪***的标定方法，线激光轮廓仪***包括：线激光轮廓仪和运动轴，其中，运动轴带动线激光轮廓仪或标定球移动，本公开通过获取线激光轮廓仪采集的第一点云信息，第一点云信息包括：标定球的多个截面圆的圆周在第一坐标系下的三维坐标，第一坐标系为线激光轮廓仪***的坐标系；根据第一点云信息，确定截面圆的圆心在第一坐标系下的第一坐标；确定第一坐标到第二坐标的坐标转换矩阵，第二坐标为截面圆的圆心在第二坐标系下的三维坐标，第二坐标系为线激光轮廓仪的坐标系；根据坐标转换矩阵标定线激光轮廓仪***，实现线激光轮廓仪***的标定。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本公开的进一步理解，构成本公开的一部分，本公开的示意性实施例及其说明用于解释本公开，并不构成对本公开的不当限定。在附图中：

图1为一种理想状态下的线激光轮廓仪***的示意图；

图2为本公开示例性实施例提供的一种线激光轮廓仪***的示意图；

图3为本公开示例性实施例提供的一种标定方法的步骤流程图；

图4为本公开示例性实施例提供的一种第一坐标系和第二坐标系的示意图；

图5为本公开示例性实施例提供的另一种标定方法的步骤流程图；

图6为本公开示例性实施例提供的一种标定装置的结构框图；

图7为本公开示例性实施例提供的一种电子设备的结构示意图。

具体实施方式

为使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本公开具体实施例及相应的附图对本公开技术方案进行清楚、完整地为。显然，所为的实施例仅是本公开一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本公开中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。

参照图1，在理想情况下，运动轴的移动方向与激光面垂直。这样采用线激光轮廓仪可以确定物体准确的三维信息。但是在实际情况下，参照图2，运动轴的移动方向/>与激光面并不垂直，如果采用该线激光轮廓仪***（线激光轮廓仪和运动轴）进行物体的三维尺寸测量，存在一定的误差。

基于上述问题，本公开提供一种线激光轮廓仪***的标定方法，通过基于激光面建立第一坐标系，基于运动轴建立第二坐标系，然后采用线激光轮廓仪采集的标定球的三维坐标，再根据第一坐标系和第二坐标系之间的位置关系，对线激光轮廓仪***进行准确的标定，以使标定后的线激光轮廓仪***能够准确对物体的三维尺寸进行测量。

其中，本公开以下提到的线拟合、圆拟合和椭圆拟合，均可以采用现有的拟合工具进行拟合，对拟合工具本公开不加以限定。

图3为本公开示例性实施例提供的一种线激光轮廓仪***的标定方法的步骤流程图，其中，线激光轮廓仪***包括：线激光轮廓仪和运动轴，其中，运动轴带动线激光轮廓仪或标定球移动，该标定方法具体包括以下步骤：

S301，获取线激光轮廓仪采集的第一点云信息。

其中，第一点云信息包括：标定球的多个截面圆的圆周在第一坐标系下的三维坐标，第一坐标系为线激光轮廓仪***的坐标系；

在本公开中，线激光轮廓仪与标定球相对移动，线激光轮廓仪在运动过程中采集标定球的球面的点云信息。

进一步地，第一点云信息为标定球的多个截面圆的圆周在第一坐标系下的三维坐标；

在本公开实施例中，线激光轮廓仪采集到截面圆圆周的点云信息，然后对截面圆圆周的第一点云信息进行拟合，可以得到截面圆圆心的点云信息，即圆心的第一坐标。

S302，根据第一点云信息，确定截面圆的圆心在第一坐标系下的第一坐标。

其中，第一坐标为标定球的截面圆的圆心在第一坐标系下的三维坐标，第一坐标系的横轴与竖轴用于表示线激光轮廓仪发射的激光面，第一坐标系的第一纵轴表示线激光轮廓仪的移动方向。

参照图2和图4，表示第一坐标系，/>表示第二坐标系，/>表示激光面；/>（第一纵轴）表示运动轴的移动方向，也是线激光轮廓仪的移动方向，线激光轮廓仪在移动过程中，线激光轮廓仪发射出的多根激光线组成的激光面也沿着/>方向移动。/>（第二纵轴）与/>轴（横轴）和/>轴（竖轴）垂直。

进一步地，参照图2中（2），在线激光轮廓仪沿着移动时，激光面也沿着/>移动，激光面与标定球的多个截面圆的圆周相交，进而可以采集到该圆周在第一坐标系下的第一点云信息，根据该第一点云信息可以拟合得到该截面圆的圆心的在第一坐标系下的第一坐标。

在本公开实施例中，线激光轮廓仪在移动过程中，可以确定得到标定球多个截面圆的圆心的第一坐标。

S303，确定第一坐标到第二坐标的坐标转换矩阵。

其中，第二坐标为截面圆的圆心在第二坐标系下的三维坐标，第二坐标系的横轴与第一坐标系的横轴相同，第二坐标系的竖轴与第一坐标系的竖轴相同，第二坐标系的第二纵轴垂直线激光轮廓仪的激光面。

在本公开实施例中，参照图4，可以得到从第一坐标系到第二坐标系的坐标转换关系；进而可以得到坐标转换矩阵/>，其中，/>表示第一纵轴/>和第二纵轴/>的夹角，/>表示第一纵轴/>在激光面的投影/>与横轴/>的夹角。

在本公开实施例中，和/>值是待求值，可以根据多个截面圆的圆心的第一坐标，和上述标定方程计算得到/>和/>值。进而得到坐标转换矩阵。

S305，根据坐标转换矩阵标定线激光轮廓仪***。

其中，可以将得到的坐标转换矩阵作为线激光轮廓仪***的标定参数，在对线激光轮廓仪***标定之后，若需要采用线激光轮廓仪***对任意物体进行三维信息的测量，可以先得到该物体在第一坐标系下的三维信息，然后使用坐标转换矩阵对该三维信息进行转换，便得到物体在第二坐标系下的三维信息，使物体在第二坐标系下的三维信息为线激光轮廓仪最后输出的物体准确的三维信息。

综上，本公开可实现线激光轮廓仪***的标定，进而实现对物体的三维信息的准确测量。

图5为本公开示例性实施例提供的另一种线激光轮廓仪***的标定方法的步骤流程图，具体包括以下步骤：

S501, 获取线激光轮廓仪采集的第一点云信息，并根据第一点云信息，确定截面圆的圆心在第一坐标系下的第一坐标。

该步骤的具体实现过程，参照S301和S302，在此不再赘述。

S502，确定标定方程。

其中，标定方程为：；其中，/>表示第一坐标，/>表示第二坐标，/>表示第一纵轴和第二纵轴的夹角，/>表示第一纵轴在激光面的投影与横轴的夹角。

S503，根据标定方程，确定第一中间方程。

其中，第一中间方程为。

在本公开实施例中，参照图2，线激光轮廓仪在移动过程中，在每个位置测量的都是平面（激光面）与标定球的交线，由于标定球的旋转对称性，该交线仍然为圆形（即标定球的多个截面圆的圆周），且所有截面圆的圆心的连线，垂直于激光平面，即平行于/>轴（第二纵轴）。

进一步地，可以记在第一坐标系（）下的截面圆的圆心坐标为/>；在第二坐标系（/>）下圆心坐标为/>。其中，由于所有截面圆的圆心的连线平行于/>轴，因此可以得到随着线激光轮廓仪的移动，各个截面圆的/>值是相同的，各个截面圆的/>值是相同的。基于此，对标定方程进行改写，可以得到第一中间方程。

S504，根据第一中间方程，确定和/>的值。

一种可选实施例中，根据第一中间方程，确定和/>的值，包括：根据第一中间方程，确定第二中间方程，第二中间方程为：/>；对/>和/>进行线性拟合得到第一斜率，对/>和/>进行线性拟合得到第二斜率；根据第二中间方程、第一斜率和第二斜率，确定斜率方程，斜率方程为：/>，其中，/>表示第一斜率，/>表示第二斜率；根据斜率方程，确定/>和/>的值。

具体地，先消掉第一中间方程中的，得到第二中间方程。根据第二中间方程，可以得到/>和/>的线性关系，以及/>和/>的线性关系，假设对/>进行直线拟合可得到第一斜率/>，对/>进行直线拟合可以得到第二斜率为/>。则有斜率方程：；进而可得/>，其中，由于拟合以得到/>和/>的值，根据上述公式便可得到/>和/>的值。

另一种可选实施例中，根据第一中间方程，确定和/>的值，包括：确定第一中间方程为三维直线方程情况下，确定所第一中间方程的方向向量，方向向量表示为：；拟合三维直线的归一化方向向量，归一化方向向量表示为：；根据方向向量和归一化方向向量的线性关系，确定/>和/>的值，线性关系表示为/>，其中，/>为常数。

具体地，将第一中间方程视为三维直线方程，则该三维直线方程的方向向量为/>，拟合该三维直线的归一化方向向量为。其中，归一化方向向量/>与方向向量/>存在线性关系/>，/>为常数，则可得/>，求解该方程可得/>，由于/>均是确定的，进而可以得到/>和/>的值。

S505，根据和/>的值，确定坐标转换矩阵。

其中，坐标转换矩阵表示为。

在本步骤中，以确定和/>的值，代入矩阵/>中，即得到坐标转换矩阵。

S506，根据第一点云信息，确定截面圆的第一半径。

其中，可以根据截面圆的第一点云信息，拟合得到截面圆的第一半径。在本公开中，可确定每个截面圆的第一半径。

S507，根据第一点云信息和坐标转换矩阵，确定第二纵轴坐标。

其中，第二纵轴坐标为截面圆在第二坐标系下的纵轴坐标。

示例性地，若第一点云信息包括多个三维坐标，第一点云信息的三维坐标可表示为。则可根据/>计算得到截面圆（圆周和圆心）在第二坐标系下的三维坐标/>，其中，确定/>为第二纵轴坐标。在本公开实施例中，可以得到多个第二纵轴坐标。

S508，根据第二纵轴坐标和第一半径，拟合目标椭圆，得到目标椭圆沿着激光面方向的第一椭圆半轴和沿着第二纵轴方向的第二椭圆半轴。

在本公开中，若线激光轮廓仪的测量轮廓和/或编码器编码间隔准确时，根据第二纵轴坐标和第一半径，拟合得到是圆形。若线激光轮廓仪的测量轮廓和/或编码器编码间隔不准确时，根据第二纵轴坐标和第一半径，拟合得到是椭圆形，即目标椭圆。

本公开是采用多个截面圆的圆周对应的多个第二纵轴坐标以及第一半径，拟合目标椭圆。

进一步地，将目标椭圆沿着激光面方向的半轴确定为第一椭圆半轴，将目标椭圆沿着第二纵轴方向的半轴确定为第二椭圆半轴。

参照图2，在采集到各个截面圆的第一点云信息后，可以拟合得到目标椭圆，目标椭圆的第一椭圆半轴是沿着激光面方向的，第一椭圆半轴/>与激光面平行，与第二椭圆半轴垂直。第二椭圆半轴/>是沿着第二纵轴方向的。

S509，根据第一椭圆半轴和第二椭圆半轴，确定线激光轮廓仪的缩放矩阵。

一种可选实施例中，若标定球的实际半径已知，根据第一椭圆半轴和第二椭圆半轴，确定线激光轮廓仪的缩放矩阵，包括：获取标定球的实际半径；确定实际半径和第一椭圆半轴的比值为线激光轮廓仪***在平行激光面方向的第一缩放系数；确定实际半径和第二椭圆半轴的比值为线激光轮廓仪***在第二纵轴方向的第二缩放系数；根据第一缩放系数和第二缩放系数确定缩放矩阵。

具体地，若实际半径为，第一椭圆半轴为/>，第二椭圆半轴为/>，则第一缩放系数和第二缩放系数表示为：/>，其中/>表示第一缩放系数，/>表示第二缩放系数。

另一种可选实施例中，若标定球的实际半径未知，根据第一椭圆半轴和第二椭圆半轴，确定线激光轮廓仪***的缩放系数，包括：确定数值1为线激光轮廓仪***在标定球半径方向的第一缩放系数；确定第一椭圆半轴和第二椭圆半轴的比值为线激光轮廓仪***在第二纵轴方向的第二缩放系数；根据第一缩放系数和第二缩放系数确定缩放矩阵。

具体地，若标定球的半径未知，则可采用激光面拟合直径来矫正纵轴的缩放，其中第一缩放系数和第二缩放系数表示为：。

进一步地，缩放矩阵表示为。

S510，根据缩放矩阵和坐标转换矩阵标定线激光轮廓仪***。

一实施例中，采用缩放矩阵和坐标转换矩阵标定该线激光轮廓仪***之后，若采用线激光轮廓***采集到物体的三维点云信息，则使该三维点云信息乘以缩放矩阵和坐标转换矩阵可得到该物体实际的三维点云信息。

另一实施例中，根据缩放矩阵和坐标转换矩阵标定线激光轮廓仪***包括：根据多个标定球得到的多个坐标转换矩阵，确定初始坐标转换矩阵；其中，初始坐标转换矩阵为多个坐标转换矩阵中的一个，或者初始坐标转换矩阵中的值为多个坐标转换矩阵中至少部分坐标转换矩阵的值平均值，β值为多个坐标转换矩阵中至少部分坐标转换矩阵的值的平均值；根据多个标定球得到的多个缩放矩阵，确定初始缩放矩阵；其中，初始缩放矩阵为多个缩放矩阵中的一个，或者为多个缩放矩阵中至少部分缩放矩阵的平均值；根据初始缩放矩阵和初始坐标转换矩阵标定线激光轮廓仪***。

在本公开中，若有多个标定球，则可以对每个标定球进行上述方式的处理，针对每个标定球可以得到一坐标转换矩阵和一个缩放矩阵。例如，有三个标定球（、/>和/>），其中标定球/>对应坐标转换矩阵/>，缩放矩阵/>；标定球/>对应坐标转换矩阵/>，缩放矩阵/>；标定球/>对应坐标转换矩阵/>，缩放矩阵/>。则初始坐标转换矩阵可以是坐标转换矩阵、坐标转换矩阵/>和坐标转换矩阵/>中的任意一个，例如，初始坐标转账矩阵可以是最小的坐标转换矩阵/>。

或者、/>、/>。其中，求得、/>。进而可得初始坐标转换矩阵为/>。

进一步地，采用初始缩放矩阵和初始坐标转换矩阵标定该线激光轮廓仪***。则在采用线激光轮廓***采集到物体的三维点云信息后，使该三维点云信息乘以初始缩放矩阵和初始坐标转换矩阵可得到该物体实际的三维点云信息。

在本公开中，若线激光轮廓***标定球的数量和标定球之间的距离，是根据实际测量场景中物体的长度确定，若需要测量较长的物体，则需要标定球的数量较多，标定球之间的距离较大。

在本公开中，标定球的数量大于或等于2时，根据初始缩放矩阵和初始坐标转换矩阵标定线激光轮廓仪***，包括：根据预设代价函数调整初始坐标转换矩阵，得到目标坐标转换矩阵；根据预设代价函数调整初始缩放矩阵，得到目标缩放矩阵；根据目标坐标转换矩阵和目标缩放矩阵，标定线激光轮廓仪***。

在本公开实施例中，在确定初始坐标转换矩阵和初始缩放矩阵/>后，可根据初始坐标转换矩阵/>和初始缩放矩阵/>对线激光轮廓仪采集的标定球表面的三维点云信息进行矫正，得到矫正后的三维点云信息，然后使用矫正后的三维点云信息拟合对应标定球的球心坐标和半径。进而可以得到每个标定球的球心坐标和半径。

一种可选实施例中，标定球的数量为2时，预设代价函数为：；

其中，表示第一个标定球的第/>个球面点在第一坐标系下的三维坐标，其中，，/>为正整数；/>为第一个标定球的球心在第二坐标系下的三维坐标，/>为第一个标定球的实际半径；

表示第二个标定球的第/>球面点在第一坐标系下的三维坐标，其中，/>，/>为正整数；/>为第二个标定球的球心在第二坐标系下的三维坐标，/>为第二个标定球的实际半径，/>为常量系数，/>为第一个标定球和第二个标定球之间的实际球心距离，/>表示初始坐标转换矩阵，/>表示初始缩放矩阵。

其中，为标定球的球面约束，为标定球的球心距约束，/>用于调控球心距约束相对于球面约束的权重，/>的值可根据球心距长度、标定球的直径以及三维点云的点数预先确定。

在本公开实施例中，采用预设代价函数调整初始坐标转换矩阵和初始缩放矩阵，使代价函数值/>取得最小时的/>为目标坐标转换矩阵，/>为目标缩放矩阵。

另一种可选实施例中，若球的数量大于或等于3时，预设代价函数为：；其中，/>表示第/>个标定球的第/>个球面点在第一坐标系下的三维坐标，其中，/>，/>为正整数，/>，/>为正整数。/>为第/>个标定球的球心在标定球坐标系下的三维坐标，/>为第/>个标定球的实际半径；/>表示初始坐标转换矩阵，/>表示初始缩放矩阵，/>表示第二坐标系到标定球坐标系的旋转矩阵，/>表示第二坐标系到标定球坐标系的平移矩阵。

在本公开实施例中，若球的数量大于或等于3时，可以根据该多个球确定标定球坐标系，球坐标系可以根据标志物设计预先确定。使用初始坐标转换矩阵和初始缩放矩阵/>对采集的第一坐标系下的球面点云进行矫正，得到第二坐标系下的球面点云；使用校正后的球面点云进行球面拟合得到球心坐标；使用上述拟合得到的第二坐标系下球心坐标和已知的球坐标系下的球心坐标，通过现有的刚体变换估计算法计算第二坐标系到球坐标系下的旋转矩和平移向量。本公开对刚体变换估计算法不限制。

若球的数量大于或等于3时，可以采用该代价函数调整初始坐标转换矩阵和初始缩放矩阵/>，使代价函数值/>取得最小时的/>为目标坐标转换矩阵，/>为目标缩放矩阵。

若球的数量大于或等于3时，标定球坐标系和第二坐标系可能存在反射，若存在反射，则确定反射矩阵，将反射矩阵添加在代价函数中。则代价函数可表示为：，其中/>表示反射矩阵。

在本申请实施例中，若得到目标坐标转换矩阵和目标缩放矩阵/>，采用目标坐标转换矩阵和目标缩放矩阵标定该线激光轮廓***。

进一步地，线激光轮廓***在使用过程中，采用线激光轮廓***采集到物体的三维点云信息，计算实际的三维点云信息/>，具体为：/>，，/>。

本公开提供的线激光轮廓仪***的标定方法，通过考虑激光面和运动轴不垂直，可以对线激光轮廓仪***进行坐标转换矩阵的标定，再者考虑到线激光轮廓仪的测量轮廓和/或编码器编码间隔不准确，实现对线激光轮廓仪的缩放矩阵的标定。进一步地，采用代价函数对坐标转换矩阵和缩放矩阵进行调整，实现线激光轮廓仪***准确标定，进一步使标定后的线激光轮廓仪***可以对物体的尺寸进行准确的测量。

参照图6，为本公开提供的一种线激光轮廓仪***的标定装置60的结构框图，线激光轮廓仪***包括：线激光轮廓仪和运动轴，其中，运动轴带动线激光轮廓仪或标定球移动，标定装置60具体包括：

获取模块61，用于获取线激光轮廓仪采集的第一点云信息，第一点云信息包括：标定球的多个截面圆的圆周在第一坐标系下的三维坐标，第一坐标系为线激光轮廓仪***的坐标系；

第一确定模块62，用于根据第一点云信息，确定截面圆的圆心在第一坐标系下的第一坐标；

第二确定模块63，用于确定第一坐标到第二坐标的坐标转换矩阵，第二坐标为截面圆的圆心在第二坐标系下的三维坐标，第二坐标系为线激光轮廓仪的坐标系；

标定模块64，用于根据坐标转换矩阵标定线激光轮廓仪***。

一种可选实施例中，第一坐标系的横轴与竖轴用于表示线激光轮廓仪发射的激光面，第一坐标系的第一纵轴表示运动轴的移动方向，第二坐标系的横轴与第一坐标系的横轴相同，第二坐标系的竖轴与第一坐标系的竖轴相同，第二坐标系的第二纵轴垂直线激光轮廓仪的激光面；第二确定模块63具体用于：确定标定方程，标定方程为：；其中，/>表示第一坐标，/>表示第二坐标，/>表示第一纵轴和第二纵轴的夹角，/>表示第一纵轴在激光面的投影与横轴的夹角；根据标定方程，确定第一中间方程，第一中间方程为/>；根据第一中间方程，确定/>和/>的值；根据/>和/>的值，确定坐标转换矩阵，坐标转换矩阵表示为/>。

一种可选实施例中，第二确定模块63在根据第一中间方程，确定和/>的值时，具体用于：根据第一中间方程，确定第二中间方程，第二中间方程为：；对/>和/>进行线性拟合得到第一斜率，对/>和/>进行线性拟合得到第二斜率；根据第二中间方程、第一斜率和第二斜率，确定斜率方程，斜率方程为：，其中，/>表示第一斜率，/>表示第二斜率；根据斜率方程，确定/>和/>的值。

一种可选实施例中，第二确定模块63在根据第一中间方程，确定和/>的值时，具体用于：确定第一中间方程为三维直线方程情况下，确定所第一中间方程的方向向量，方向向量表示为：/>；拟合三维直线的归一化方向向量，归一化方向向量表示为：/>；根据方向向量和归一化方向向量的线性关系，确定/>和/>的值，线性关系表示为/>，其中，/>为常数。

一种可选实施例中，标定模块63，具体用于：获取线激光轮廓仪采集的截面圆的第一点云信息，第一点云信息为标定球的截面圆在第一坐标系下的三维坐标，第一点云信息包括：截面圆圆周的点云信息和截面圆圆心的点云信息；根据第一点云信息，确定截面圆的第一半径；根据第一点云信息和坐标转换矩阵，确定第二纵轴坐标；第二纵轴坐标为截面圆在第二坐标系下的纵轴坐标；根据第二纵轴坐标和第一半径，拟合目标椭圆，得到目标椭圆沿着激光面方向的第一椭圆半轴和沿着第二纵轴方向的第二椭圆半轴；根据第一椭圆半轴和第二椭圆半轴，确定线激光轮廓仪的缩放矩阵；根据缩放矩阵和坐标转换矩阵标定线激光轮廓仪***。

一种可选实施例中，若标定球的实际半径已知，标定模块63在根据第一椭圆半轴和第二椭圆半轴，确定线激光轮廓仪的缩放矩阵时，具体用于：获取标定球的实际半径；确定实际半径和第一椭圆半轴的比值为线激光轮廓仪***在平行激光面方向的第一缩放系数；确定实际半径和第二椭圆半轴的比值为线激光轮廓仪***在第二纵轴方向的第二缩放系数；根据第一缩放系数和第二缩放系数确定缩放矩阵，缩放矩阵为：，其中，/>表示第一缩放系数，/>表示第二缩放系数。

一种可选实施例中，若标定球的实际半径未知，标定模块63在根据第一椭圆半轴和第二椭圆半轴，确定线激光轮廓仪***的缩放系数时，具体用于：确定数值1为线激光轮廓仪***在标定球半径方向的第一缩放系数；确定第一椭圆半轴和第二椭圆半轴的比值为线激光轮廓仪***在第二纵轴方向的第二缩放系数；根据第一缩放系数和第二缩放系数确定缩放矩阵。

一种可选实施例中，标定球的数量大于1时，每个标定球对应得到一个坐标转换矩阵，标定模块63在根据缩放矩阵和坐标转换矩阵标定线激光轮廓仪***时，具体用于：根据多个标定球得到的多个坐标转换矩阵，确定初始坐标转换矩阵，初始坐标转换矩阵为多个坐标转换矩阵中的一个，或者初始坐标转换矩阵中的值为多个坐标转换矩阵中至少部分坐标转换矩阵的/>值平均值，/>值为多个坐标转换矩阵中至少部分坐标转换矩阵的/>值的平均值；根据多个标定球得到的多个缩放矩阵，确定初始缩放矩阵，初始缩放矩阵为多个缩放矩阵中的一个，或者为多个缩放矩阵中至少部分缩放矩阵的平均值；根据初始缩放矩阵和初始坐标转换矩阵标定线激光轮廓仪***。

一种可选实施例中，标定球的数量大于或等于2时，标定模块63在根据初始缩放矩阵和初始坐标转换矩阵标定线激光轮廓仪***时，具体用于：根据预设代价函数调整初始坐标转换矩阵，得到目标坐标转换矩阵；根据预设代价函数调整初始缩放矩阵，得到目标缩放矩阵；根据目标坐标转换矩阵和目标缩放矩阵，标定线激光轮廓仪***。

一种可选实施例中，标定球的数量为2时，预设代价函数为：；

其中，表示第一个标定球的第/>个球面点在第一坐标系下的三维坐标，其中，，/>为正整数；/>为第一个标定球的球心在第二坐标系下的三维坐标，/>为第一个标定球的实际半径；

表示第二个标定球的第/>球面点在第一坐标系下的三维坐标，其中/>，/>为正整数；/>为第二个标定球的球心在第二坐标系下的三维坐标，/>为第二个标定球的实际半径，/>为常量系数，/>为第一个标定球和第二个标定球之间的实际球心距离，/>表示初始坐标转换矩阵，/>表示初始缩放矩阵。

一种可选实施例中，若球的数量大于或等于3时，预设代价函数为：；其中，/>表示第/>个标定球的第/>个球面点在第一坐标系下的三维坐标，其中，/>，/>为正整数，/>，/>为正整数。/>为第/>个标定球的球心在标定球坐标系下的三维坐标，/>为第/>个标定球的实际半径；/>表示初始坐标转换矩阵，/>表示初始缩放矩阵，/>表示第二坐标系到标定球坐标系的旋转矩阵，/>表示第二坐标系到标定球坐标系的平移矩阵。

本公开提供的标定装置能够实现上述标定方法，具体参照上述，在此不再赘述。

另外，在上述实施例及附图中的一些流程中，包含了按照特定顺序出现的多个操作，但是应该清楚了解，这些操作可以不按照其在本文中出现的顺序来执行或并行执行，仅仅是用于区分开各个不同的操作，序号本身不代表任何的执行顺序。另外，这些流程可以包括更多或更少的操作，并且这些操作可以按顺序执行或并行执行。需要说明的是，本文中的“第二”、“第一”等为，是用于区分不同的消息、设备、模块等，不代表先后顺序，也不限定“第二”和“第一”是不同的类型。

图7为本公开一示例实施例提供的电子设备的结构示意图。如图7所示，该电子设备70包括：处理器71，以及与处理器71通信连接的存储器72，存储器72存储计算机执行指令。

其中，处理器执行存储器存储的计算机执行指令，以实现上述任一方法实施例所提供的标定方法，具体功能和所能实现的技术效果此处不再赘述。

本公开实施例还提供一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质中存储有计算机执行指令，计算机执行指令被处理器执行时用于实现上述任一方法。

本公开实施例还提供了一种计算机程序产品，程序产品包括：计算机程序，计算机程序存储在可读存储介质中，电子设备的至少一个处理器可以从可读存储介质读取计算机程序，至少一个处理器执行计算机程序使得电子设备执行上述任一方法。

在本公开所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的***和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所为的***实施例仅仅是示意性的，例如，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信连接可以是通过一些接口，***或单元的间接耦合或通信连接，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，在本公开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，也可以采用硬件加软件功能单元的形式实现。

上述以软件功能单元的形式实现的集成的单元，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。上述软件功能单元存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备（可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等）或处理器（processor）执行本公开各个实施例方法的部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器（Read-OnlyMemory，ROM）、随机存取存储器（Random Access Memory，RAM）、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

本领域技术人员可以清楚地了解到，为了方便和简洁，仅以上述各功能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模块完成，即将***的内部结构划分成不同的功能模块，以完成以上全部或者部分功能。上述***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。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本公开的其它实施方案。本公开旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由上面的权利要求书指出。

应当理解的是，本公开并不局限于在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围的条件下进行各种修改和改变。本公开的范围仅由所附的权利要求书来限制。

Claims (13)

1.一种线激光轮廓仪***的标定方法，其特征在于，所述线激光轮廓仪***包括：线激光轮廓仪和运动轴，其中，所述运动轴带动所述线激光轮廓仪或标定球移动，所述标定方法包括：

获取所述线激光轮廓仪采集的第一点云信息，所述第一点云信息包括：所述标定球的多个截面圆的圆周在第一坐标系下的三维坐标，所述第一坐标系为所述线激光轮廓仪***的坐标系；

根据所述第一点云信息，确定所述截面圆的圆心在所述第一坐标系下的第一坐标；

确定标定方程，所述标定方程为：；其中，/>表示所述第一坐标，/>表示第二坐标，/>表示第一纵轴和第二纵轴的夹角，/>表示所述第一纵轴在激光面的投影与所述第一坐标系的横轴的夹角，所述第二坐标为所述截面圆的圆心在第二坐标系下的三维坐标，所述第二坐标系为所述线激光轮廓仪的坐标系，其中，所述第一坐标系的横轴与竖轴用于表示线激光轮廓仪发射的所述激光面，所述第一坐标系的所述第一纵轴表示所述运动轴的移动方向，所述第二坐标系的横轴与所述第一坐标系的横轴相同，所述第二坐标系的竖轴与所述第一坐标系的竖轴相同，所述第二坐标系的所述第二纵轴垂直所述激光面；

根据所述标定方程，确定第一中间方程，所述第一中间方程为；

根据所述第一中间方程，确定所述和所述/>的值；

根据所述和所述/>的值，确定所述第一坐标到所述第二坐标的坐标转换矩阵，所述坐标转换矩阵表示为/>；

根据所述坐标转换矩阵标定所述线激光轮廓仪***。

2.根据权利要求1所述的线激光轮廓仪***的标定方法，其特征在于，所述根据所述第一中间方程，确定所述和所述/>的值，包括：

根据所述第一中间方程，确定第二中间方程，所述第二中间方程为：

；

对和/>进行线性拟合得到第一斜率，对/>和/>进行线性拟合得到第二斜率；

根据所述第二中间方程、所述第一斜率和所述第二斜率，确定斜率方程，所述斜率方程为：，其中，/>表示所述第一斜率，/>表示所述第二斜率；

根据所述斜率方程，确定所述和所述/>的值。

3.根据权利要求1所述的线激光轮廓仪***的标定方法，其特征在于，所述根据所述第一中间方程，确定所述和所述/>的值，包括：

确定所述第一中间方程为三维直线方程情况下，确定所述第一中间方程的方向向量，所述方向向量表示为：；

拟合所述三维直线的归一化方向向量，所述归一化方向向量表示为：；

根据所述方向向量和所述归一化方向向量的线性关系，确定所述和所述/>的值，所述线性关系表示为/>，其中，/>为常数。

4.根据权利要求1至3任一项所述的线激光轮廓仪***的标定方法，其特征在于，所述根据所述坐标转换矩阵标定所述线激光轮廓仪***，包括：

根据所述第一点云信息，确定所述截面圆的第一半径；

根据所述第一点云信息和所述坐标转换矩阵，确定第二纵轴坐标，所述第二纵轴坐标为所述截面圆在所述第二坐标系下的纵轴坐标；

根据所述第二纵轴坐标和所述第一半径，拟合目标椭圆，得到所述目标椭圆沿着所述激光面方向的第一椭圆半轴和沿着所述第二纵轴方向的第二椭圆半轴；

根据所述第一椭圆半轴和第二椭圆半轴，确定所述线激光轮廓仪的缩放矩阵；

根据所述缩放矩阵和所述坐标转换矩阵标定所述线激光轮廓仪***。

5.根据权利要求4所述的线激光轮廓仪***的标定方法，其特征在于，若所述标定球的实际半径已知，所述根据所述第一椭圆半轴和第二椭圆半轴，确定所述线激光轮廓仪的缩放矩阵，包括：

获取所述标定球的实际半径；

确定所述实际半径和所述第一椭圆半轴的比值为所述线激光轮廓仪***在平行所述激光面方向的第一缩放系数；

确定所述实际半径和所述第二椭圆半轴的比值为所述线激光轮廓仪***在所述第二纵轴方向的第二缩放系数；

根据所述第一缩放系数和所述第二缩放系数确定所述缩放矩阵，所述缩放矩阵为：，其中，/>表示所述第一缩放系数，/>表示所述第二缩放系数。

6.根据权利要求4所述的线激光轮廓仪***的标定方法，其特征在于，若所述标定球的实际半径未知，所述根据所述第一椭圆半轴和第二椭圆半轴，确定所述线激光轮廓仪***的缩放系数，包括：

确定数值1为所述线激光轮廓仪***在所述标定球的半径方向的第一缩放系数；

确定所述第一椭圆半轴和所述第二椭圆半轴的比值为所述线激光轮廓仪***在所述第二纵轴方向的第二缩放系数；

根据所述第一缩放系数和所述第二缩放系数确定所述缩放矩阵。

7.根据权利要求4所述的线激光轮廓仪***的标定方法，其特征在于，所述标定球的数量大于1时，每个标定球对应得到一个坐标转换矩阵和一个缩放矩阵，所述根据所述缩放矩阵和所述坐标转换矩阵标定所述线激光轮廓仪***，包括：

根据多个标定球得到的多个坐标转换矩阵，确定初始坐标转换矩阵，所述初始坐标转换矩阵为所述多个坐标转换矩阵中的一个，或者所述初始坐标转换矩阵中的值为所述多个坐标转换矩阵中至少部分坐标转换矩阵的/>值平均值，/>值为所述多个坐标转换矩阵中至少部分坐标转换矩阵的/>值的平均值；

根据多个标定球得到的多个缩放矩阵，确定初始缩放矩阵，所述初始缩放矩阵为所述多个缩放矩阵中的一个，或者为所述多个缩放矩阵中至少部分缩放矩阵的平均值；

根据所述初始缩放矩阵和所述初始坐标转换矩阵标定所述线激光轮廓仪***。

8.根据权利要求7所述的线激光轮廓仪***的标定方法，其特征在于，所述标定球的数量大于或等于2时，所述根据所述初始缩放矩阵和所述初始坐标转换矩阵标定所述线激光轮廓仪***，包括：

根据预设代价函数调整所述初始坐标转换矩阵，得到目标坐标转换矩阵；

根据所述预设代价函数调整所述初始缩放矩阵，得到目标缩放矩阵；

根据所述目标坐标转换矩阵和所述目标缩放矩阵，标定所述线激光轮廓仪***。

9.根据权利要求8所述的线激光轮廓仪***的标定方法，其特征在于，所述标定球的数量为2时，所述预设代价函数为：；

其中，表示第一个标定球的第/>个球面点在所述第一坐标系下的三维坐标，其中，，/>为正整数；/>为第一个标定球的球心在所述第二坐标系下的三维坐标，所述为所述第一个标定球的实际半径；

表示第二个标定球的第/>球面点在所述第一坐标系下的三维坐标，其中，/>，为正整数；/>为第二个标定球的球心在所述第二坐标系下的三维坐标，所述/>为所述第二个标定球的实际半径，/>为常量系数，/>为所述第一个标定球和所述第二个标定球之间的实际球心距离，/>表示所述初始坐标转换矩阵，/>表示所述初始缩放矩阵。

10.根据权利要求8所述的线激光轮廓仪***的标定方法，其特征在于，若球的数量大于或等于3时，所述预设代价函数为：；其中，/>表示第/>个标定球的第/>个球面点在所述第一坐标系下的三维坐标，其中，，/>为正整数，/>，/>为正整数；/>为第/>个标定球的球心在标定球坐标系下的三维坐标，所述/>为所述第/>个标定球的实际半径；/>表示所述初始坐标转换矩阵，表示所述初始缩放矩阵，/>表示所述第二坐标系到标定球坐标系的旋转矩阵，/>表示所述第二坐标系到标定球坐标系的平移矩阵。

11.一种线激光轮廓仪***的标定装置，其特征在于，所述线激光轮廓仪***包括：线激光轮廓仪和运动轴，其中，所述运动轴带动所述线激光轮廓仪或标定球移动，所述标定装置包括：

获取模块，用于获取所述线激光轮廓仪采集的第一点云信息，所述第一点云信息包括：所述标定球的多个截面圆的圆周在第一坐标系下的三维坐标，所述第一坐标系为所述线激光轮廓仪***的坐标系；

第一确定模块，用于根据所述第一点云信息，确定所述截面圆的圆心在所述第一坐标系下的第一坐标；

第二确定模块，用于确定标定方程，所述标定方程为：；其中，/>表示所述第一坐标，/>表示第二坐标，/>表示第一纵轴和第二纵轴的夹角，/>表示所述第一纵轴在激光面的投影与所述第一坐标系的横轴的夹角，所述第二坐标为所述截面圆的圆心在第二坐标系下的三维坐标，所述第二坐标系为所述线激光轮廓仪的坐标系，其中，所述第一坐标系的横轴与竖轴用于表示线激光轮廓仪发射的所述激光面，所述第一坐标系的所述第一纵轴表示所述运动轴的移动方向，所述第二坐标系的横轴与所述第一坐标系的横轴相同，所述第二坐标系的竖轴与所述第一坐标系的竖轴相同，所述第二坐标系的所述第二纵轴垂直所述激光面；

所述第二确定模块，还用于根据所述标定方程，确定第一中间方程，所述第一中间方程为；

所述第二确定模块，还用于根据所述第一中间方程，确定所述和所述/>的值；

所述第二确定模块，还用于根据所述和所述/>的值，确定所述第一坐标到所述第二坐标的坐标转换矩阵，所述坐标转换矩阵表示为/>；

标定模块，用于根据所述坐标转换矩阵标定所述线激光轮廓仪***。

12.一种电子设备，其特征在于，包括：处理器、存储器及存储在存储器上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权利要求1至10任一项所述的标定方法。

13.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质中存储有计算机执行指令，所述计算机执行指令被处理器执行时用于实现权利要求1至10任一项所述的标定方法。