一种利用远距离激光定位系统的定位方法技术方案

本发明专利技术提供一种利用远距离激光定位系统的定位方法包括如下步骤：

【技术实现步骤摘要】
一种利用远距离激光定位系统的定位方法


[0001]本专利技术涉及检测
，具体涉及一种利用远距离激光定位系统的定位方法
。

技术介绍

[0002]在大型建筑施工的过程中，为了保证建造的形状精度，如直线度
、
垂准度等，常常使用铅垂线等辅助工具作为基准，而后用尺子等简单的工具进行估测
。
这种方式虽然成本低，但是存在操作复杂
、
测量精度低等不足
。
[0003]例如，在精度要求高的建造情景中，如高层电梯的安装中，为了保证精度，需要有经验的操作者反复调试来设定垂准样线
。
而在高层电梯导轨垂准度测量时，受限于工具，每几米设置一次垂准线进行垂准测量，作业繁复，测量精度受限于垂线地稳定性，且引入大量地测量站点拼接误差，无法得到导轨的整体垂准度
。
[0004]中国专利申请文献
CN112539713A
中公开了一种小口径身管直线度的检测装置及方法
。
该装置利用激光发生器发射激光，以
PSD(
光电位置传感器
)
接收光信号，通过信号处理获得直线度
。
虽然该装置有简单
、
小巧的特点，但是受限于
PSD
接收面积小
(
知名
PSD
产家生产的
PSD
的有效接收面积仅为几毫米～十几毫米
)、
对光入射角度敏感
、
要求光斑小的特点，而激光随传输距离的增大而发散，使得
PSD
定位方式难以在远距离激光定位中得到应用
。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本专利技术提供一种简单
、
测量精度高
、
能适用于远距离激光定位的定位方法
。
[0006]为解决上述技术问题，本专利技术采用以下技术方案：
[0007]根据本专利技术实施例的利用远距离激光定位系统的定位方法，
[0008]所述远距离激光定位系统包括：
[0009]激光发射装置，用于发射出激光；
[0010]激光接收装置，用于设置在被测物上并接收所述激光发射装置所发出的激光并形成光斑，
[0011]其中，所述激光接收装置包括：
[0012]屏幕，所述屏幕用于接收所述激光得到光斑；
[0013]安装支架，所述屏幕设置在所述安装支架的一侧；
[0014]图像采集装置，所述图像采集装置用于采集所述光斑得到光斑图像，所述图像采集装置包括相机；
[0015]处理器，所述处理器用于根据所述光斑图像对被测物进行定位，
[0016]所述方法包括如下步骤：
[0017]S1
，将所述安装支架放置在被测物上；
[0018]S2
，利用标定板对所述屏幕进行标定，确定所述相机的内参矩阵
、
畸变参数
、
屏幕
外参矩阵
、
以及屏幕坐标系与标定板坐标系之间的映射关系，其中，所述屏幕外参矩阵为屏幕之于相机的外参矩阵，所述屏幕坐标系为基于所述屏幕的边线确定的坐标系，所述标定板坐标系为基于标定板确定的坐标系，所述标定板上设有均匀分布且间距均为预定值的图案规则的多个标记；
[0019]S3
，使所述激光发射装置发射激光，以在所述屏幕上形成光斑；
[0020]S4
，通过所述相机拍摄所述光斑，得到所述光斑图像；
[0021]S5
，基于所述光斑图像，确定光斑中心；
[0022]S6
，基于所述光斑中心，通过所述内参矩阵
、
畸变参数
、
屏幕外参矩阵确定所述光斑中心在标定坐标系中的坐标；
[0023]S7
，基于所述光斑中心在标定坐标系中的坐标，以及所述屏幕坐标系与标定板坐标系之间的映射关系，确定所述光斑中心在所述屏幕坐标系中的坐标
。
[0024]进一步地，所述步骤
S2
中，基于张正友标定法确定所述相机的内参矩阵以及畸变参数
。
[0025]进一步地，所述步骤
S2
中，所述屏幕外参矩阵通过如下方法确定：
[0026]利用所述标定板替换所述屏幕使所述标定板与所述屏幕的成像面重合，通过所述相机获得包含屏幕边线的标定图像；
[0027]基于所述标定图像，确定所述相机的屏幕外参矩阵
。
[0028]更进一步地，所述基于所述标定图像，确定所述相机的屏幕外参矩阵包括：
[0029]基于所述相机的畸变参数
、
内参矩阵，对所述标定图像进行畸变矫正，得到所述标定图像的无畸变图像；
[0030]基于所述无畸变图像，确定无畸变像素坐标；
[0031]基于所述无畸变像素坐标，确定无畸变图像坐标；
[0032]基于所述无畸变图像坐标，以及标定板中图像的实际尺寸，确定所述屏幕外参矩阵
。
[0033]进一步地，所述步骤
S2
中，所述屏幕坐标系与所述标定板坐标系的映射关系通过如下方法确定：
[0034]基于所述无畸变图像，提取其中的屏幕边线，计算所述屏幕边线所确定的屏幕坐标系与所述标定坐标系之间相应的坐标轴的夹角以及平移矢量；
[0035]基于所述夹角与平移矢量，确定所述映射关系
。
[0036]进一步地，所述步骤
S5
包括：
[0037]S51
，对所述光斑图像进行图像识别，提取光斑轮廓；
[0038]S52
，对于所提取的光斑轮廓，进行圆拟合，得到拟合光斑区域
。
[0039]进一步地，所述步骤
S51
包括：
[0040]对所述光斑图像进行预处理以去除噪点，得到预处理图像；
[0041]对所述预处理图像，通过轮廓提取算法提取光斑轮廓
。
[0042]进一步地，所述对所述光斑图像进行预处理以去除噪点，得到预处理图像包括：
[0043]将所述光斑图像转换为灰度图；
[0044]对所述灰度图通过中性滤波进行滤波；
[0045]对滤波后的灰度图，用重心法粗算光斑中心，根据光斑大小，截取光斑所在区域，
得到所述预处理图像
。
[0046]进一步地，所述步骤
S52
包括：
[0047]对所述预处理图像提取光斑轮廓；
[0048]对于所述光斑轮廓，利用霍夫变换法进行初次圆拟合，得到初步拟合中心以及初步估计半径；
[0049]根据衍射光环与中心光斑的直径比以及所述初步估计半径，确定光斑半径；
[0050]以所述初步拟合中心为中心以所述光斑半径，划定拟合区域；
[0051]在所述拟合区域内，基于光斑边缘的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种利用远距离激光定位系统的定位方法，其特征在于，所述远距离激光定位系统包括：激光发射装置，用于发射出激光；激光接收装置，用于设置在被测物上并接收所述激光发射装置所发出的激光并获得光斑图像，其中，所述激光接收装置包括：屏幕，所述屏幕用于接收所述激光并形成光斑；安装支架，所述屏幕设置在所述安装支架的一侧；图像采集装置，所述图像采集装置用于采集包括所述光斑的图像，得到光斑图像，所述图像采集装置包括相机；处理器，所述处理器用于根据所述光斑图像对被测物进行定位，所述方法包括如下步骤：
S1
，将所述安装支架放置在被测物上；
S2
，利用标定板对所述屏幕进行标定，确定所述相机的内参矩阵
、
畸变参数
、
屏幕外参矩阵
、
以及屏幕坐标系与标定板坐标系之间的映射关系，其中，所述屏幕外参矩阵为屏幕之于相机的外参矩阵，所述屏幕坐标系为基于所述屏幕的边线确定的坐标系，所述标定板坐标系为基于标定板确定的坐标系，所述标定板上设有均匀分布且间距均为预定值的图案规则的多个标记；
S3
，使所述激光发射装置发射激光，以在所述屏幕上形成光斑；
S4
，通过所述相机拍摄所述光斑，得到所述光斑图像；
S5
，基于所述光斑图像，确定光斑中心；
S6
，基于所述光斑中心，通过所述内参矩阵
、
畸变参数
、
屏幕外参矩阵确定所述光斑中心在标定坐标系中的坐标；
S7
，基于所述光斑中心在标定坐标系中的坐标，以及所述屏幕坐标系与标定板坐标系之间的映射关系，确定所述光斑中心在所述屏幕坐标系中的坐标
。2.
根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤
S2
中，基于张正友标定法确定所述相机的内参矩阵以及畸变参数
。3.
根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤
S2
中，所述屏幕外参矩阵通过如下方法确定：利用所述标定板替换所述屏幕使所述标定板与所述屏幕的成像面重合，通过所述相机获得包含屏幕边线的标定图像；基于所述标定图像，确定所述相机的屏幕外参矩阵
。4.
根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述基于所述标定图像，确定所述相机的屏幕外参矩阵包括：基于所述相机的畸变参数
、
内参矩阵，对所述标定图像进行畸变矫正，得到所述标定图像的无畸变标定图像；基于所述无畸变标定图像，确定无畸变像素坐标；基于所述无畸变像素坐标，确定无畸变图像坐标；基于所述无畸变图像坐标，以及标定板中图像的实际尺寸，确定所述屏幕外参矩阵
。
5.
...

【专利技术属性】
技术研发人员：苏银蕊，程伟，
申请(专利权)人：日立楼宇技术广州有限公司，
类型：发明
国别省市：