【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种大视场三维融合二维视觉检测系统标定方法，属于大视场视觉检测。
技术介绍
1、大视场三维融合二维视觉检测系统用于航天器蜂窝夹层结构板检测。蜂窝夹层结构板由面板、结构胶粘剂、嵌入件和夹层蜂窝芯组成，上面板合盖前需通过视觉检测系统对嵌入件装配符合性进行检测，包括埋件、蜂窝芯加密及l方向、发泡胶加强区等。
2、针对航天器蜂窝夹层结构板检测任务特点，研制由多台相机和光源投射器组成的大视场三维融合二维视觉检测系统，利用大尺寸三维检测技术，获得被测对象全范围三维点云。利用二维检测，获得被测对象多张二维图像。通过三维点云和二维图像，基于三维融合二维检测技术，实现基于点云比较和轮廓比较的航天器蜂窝夹层结构板全范围的错漏装检测。
3、大视场三维融合二维视觉检测系统由多套子系统组成，使用前需进行子系统各组成部分的内外参数的标定和大视场拼接矩阵标定。内外参数标定的目的是确定图像中的点与实际空间点之间的映射关系，其中，内参数包括相机的焦距、主点坐标等；外参数则包括相机的旋转矩阵和平移向量，用于描述相机在空间中的姿态和位置。
4、目前视觉检测系统标定方法主要针对为单相机或双目系统标定，标定方法简单、通用，适合标准的视觉检测系统标定，无法适用于大视场三维融合二维视觉检测系统的标定。
技术实现思路
1、本专利技术解决的技术问题是：针对目前现有技术中，传统视觉检测系统标定方法不适应当前大视场三维融合二维视觉检测系统的标定需求，提出了一种大视场三维融合二维视觉检测
2、本专利技术解决上述技术问题是通过如下技术方案予以实现的：
3、一种大视场三维融合二维视觉检测系统标定方法，包括：
4、调整视觉检测系统中的相机镜头及光源投射器镜头；
5、在各相机视场范围内的四角位置及中心位置摆放视觉靶标，根据各视觉靶标不同位姿下成像图像标定各相机的内部参数；
6、在相邻相机的公共视场内摆放视觉靶标，根据各视觉靶标不同位姿下成像图像及各视觉靶标相对于各相机的位姿，标定各相机的外部参数；
7、在各光源投射器投射幅面内摆放视觉标定靶标，根据各视觉靶标不同位姿下成像图像标定各光源投射器的内部、外部参数；
8、在各光源投射器投射幅面内摆放标准球杆，对标准球杆成像后获取标准球杆球面点云，拟合处理获取球心距离，并通过各组球心距离实测值修正光源投射器相对于相机的平移向量；
9、在视觉检测系统的全视场范围内放置测量靶球，利用视觉检测系统获得球心坐标集合，通过拟合处理后获取视觉检测系统的大视场拼接矩阵，完成视觉检测系统标定。
10、视觉检测系统中的相机镜头及光源投射器镜头的调整约束为：
11、调整相机镜头焦距使相机视场四角及中心位置的视觉靶标边缘清晰分明；
12、调整光源投射器镜头使投射在幅面四角的细线清晰度最优。
13、标定各相机内部参数的方法为：
14、在各相机视场范围内的四角位置及中心位置共m个位置处摆放视觉靶标后，针对各位置的视觉靶标设置n类位姿，n为正整数，确定各相机成像图像m×n张，提取各成像图像的靶标中心，根据各相机的已知视觉靶标的空间点位及成像图像的二维像素点，通过最小化重投影误差计算各相机的内部参数。
15、标定各相机的外部参数的方法为：
16、在各相邻相机的公共视场内m个位置处，摆放视觉靶标后，针对各位置的视觉靶标设置n类位姿，n为正整数，确定各相机成像图像m×n张，根据相机i在世界坐标系下的位置，确定相邻相机组在世界坐标系下的几何关系，遍历所有相邻相机组后，将所有相邻相机组的几何关系作为外部参数并统一至第一个相机的坐标系下。
17、各光源投射器的内部参数标定方法为：
18、每个光源投射器投射幅面内m个位置摆放视觉标定靶标，针对各位置的视觉靶标设置n类位姿，n为正整数，光源投射器投射条纹时相机同步拍摄，获取成像图像m×n组，各组图像均包含不同频率、相差为π/2的条纹图像；
19、用四步相移法和外差原理分别计算出水平光栅图像、垂直光栅图像的绝对相位值，利用线性插值获取各圆心坐标在x、y方向所对应的绝对相位值，并利用绝对相位值计算出光源投射器图像坐标系下，标定靶标上各个圆的圆心坐标，获取m×n组圆心坐标集；
20、利用m×n组圆心坐标集，通过最小化重投影误差计算光源投射器的内部参数。
21、所述各光源投射器的外部参数确定方法为：
22、根据各相机内部参数，获取各相机与光源投射器间坐标系间的旋转平移矩阵，利用各光源投射器的内部参数、旋转平移矩阵转换后获取各光源投射器的外部参数。
23、所述光源投射器相对于相机的平移向量的修正量的计算方法为：
24、在每个光源投射器投射幅面内m个位置摆放标准球棒，在光源投射器投射条纹时相机同步拍摄图像，获取标准球棒两端标准球的球面点云，通过球面点云拟合球体获取两个球心坐标，获取球棒两个球心间距离，通过多组球心距实测值和标称值修正光源投射器相对于相机的平移向量。
25、所述修正后的光源投射器相对于相机的平移向量t'为：
26、
27、
28、式中，为球心距测量值的平均值；n为球杆位姿数量；li为第i次球心距测量值；lr为球心距标称值；t为标定出的光源投射器相对于相机的平移向量。
29、所述视觉检测系统的大视场拼接矩阵的获取方法为：
30、在视觉检测系统的全视场范围内放置n个测量靶球；
31、利用视觉检测系统中的子系统测量各测量靶球的三维点云，分别用于获取各测量靶球的球心坐标集合p视1、p视2、p视3…p视n；
32、通过激光跟踪三维测量系统有限点测量及拟合处理，获取整体球心坐标集合p激；
33、分别进行各球心坐标集合与整体球心坐标集合p激的拟合处理，获取大视场拼接矩阵。
34、所述大视场拼接矩阵包括视觉检测子系统坐标系到激光跟踪三维测量系统坐标系的旋转平移矩阵、相邻视觉检测子系统间的旋转平移矩阵；
35、视觉检测子系统坐标系到激光跟踪三维测量系统坐标系的旋转平移矩阵的获取方法为：
36、激光跟踪三维测量系统在自身坐标系f激下测量的靶球球心点集为p激{p激1，p激2，p激3，…p激n-1，p激n}，检测子系统i在自身坐标系fi下测量的靶球球心点集为pi{pi1，pi2，pi3，pi4，pi5，pi6…}，所述视觉检测子系统i的坐标系fi和视觉检测子系统i+1的坐标系fi+1到激光跟踪三维测量系统系统坐标系f激的旋转平移矩阵分别为r激i、t激i和r激i+1、t激i+1，其中：
37、p激＝r激ipi+t激i
38、p激＝r激i+1pi+1+t激i+1
39、相邻视觉检测子系统间的旋转平移矩阵的获取方法为：
40、r视i+1＝r激本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种大视场三维融合二维视觉检测系统标定方法，其特征在于包括：
2.根据权利要求1所述的一种大视场三维融合二维视觉检测系统标定方法，其特征在于：
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【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：倪爱晶，蔡子慧，任海龙，洪友勰，吴琼，贾闽涛，王凯，杨政杰，董军，刘小松，
申请(专利权)人：北京卫星制造厂有限公司，
类型：发明
国别省市：
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