使用非特制靶标实现线结构光平面标定

潘海鸿; 王耀玮; 徐大斌; 李睿亮; 陈琳

doi:10.37188/OPE.20212901.0054

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使用非特制靶标实现线结构光平面标定

现代应用光学 | 更新时间：2021-02-04

- 使用非特制靶标实现线结构光平面标定
- Calibration of line-structure light plane using non-specific target
- 光学精密工程 2021年29卷第1期页码：54-60
- 作者机构：
  
  广西大学机械工程学院，广西南宁 530000
- 作者简介：
  
  [ "潘海鸿（1966-），男，广西武鸣人，教授，博士生导师，2007年于华中科技大学获得工学博士学位，主要从事机器人控制技术、伺服电机控制、计算机视觉等方面的研究。E-mail：hustphh@163.com" ]
  [ "陈琳（1973-），女，山东青岛人，教授，博士生导师，2008年于华中科技大学获得工学博士学位，主要从事机器人技术、数字信号检测与处理技术等方面的研究。E-mail：gxdxcl@163.com" ]
- 基金信息：
  
  国家自然科学基金地区基金资助项目(51465005);南宁市重点研发计划资助项目(20181018-1)
- DOI：10.37188/OPE.20212901.0054
  中图分类号： TP212.6
- 收稿日期：2020-05-29，
  
  修回日期：2020-06-23，
  
  纸质出版日期：2021-01-15
- 稿件说明：
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潘海鸿,王耀玮,徐大斌等.使用非特制靶标实现线结构光平面标定[J].光学精密工程,2021,29(01):54-60.

PAN Hai-hong,WANG Yao-wei,XU Da-bin,et al.Calibration of line-structure light plane using non-specific target[J].Optics and Precision Engineering,2021,29(01):54-60.
潘海鸿,王耀玮,徐大斌等.使用非特制靶标实现线结构光平面标定[J].光学精密工程,2021,29(01):54-60. DOI： 10.37188/OPE.20212901.0054.

PAN Hai-hong,WANG Yao-wei,XU Da-bin,et al.Calibration of line-structure light plane using non-specific target[J].Optics and Precision Engineering,2021,29(01):54-60. DOI： 10.37188/OPE.20212901.0054.

摘要

为解决在线结构光测量系统中因缺少特制靶标而无法高精度标定线结构光平面的问题，基于立体视觉原理及线结构光测量系统提出了一种使用非特制靶标的线结构光平面标定方法。该方法采用非特制靶标，将靶标放置于线结构光平面上，利用视差法获取线结构光投影在靶标上形成的点云集，通过更换靶标姿态重复获取多个点云集。采用最小二乘法对所采集的多个点云集进行平面拟合，确定结构光平面参数进而完成对平面的标定。分别采用人体手臂和304钢板充当靶标利用所提出方法完成线结构光平面标定，用该标定的结构光平面进行5种正方形工件的尺寸测量，实验证明提出的标定方法测量精度平均约为

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http://html.publish.founderss.cn/rc-pub/api/common/picture?pictureId=9443504&type=

3.21733332

2.45533323

0.056 mm。该方法能够在不需要特制靶标的情况下完成标定，满足测量系统的精度要求。

Abstract

High-precision calibration of a line-structure light plane can not be achieved if the measurement systems lack a target plane. To address this problem， this paper proposes a line-structure light plane calibration method using non-specific targets； this method is based on the principle of stereo vision and the line-structure light measurement system. First， a non-specialized target is placed on the line-structure light plane， and point clouds formed by projecting line-structure light on the target are acquired using the parallax method. Multiple point clouds are obtained by varying the posture of the non-specific target. The least squares method is then used to perform plane fitting on these collected multiple point cloud sets， and subsequently， the structure light plane parameters are determined to complete plane calibration. A human arm and 304 steel plate were adopted as the targets， and the proposed method was used for the calibration of the line-structure light plane， where these targets were located. Using this calibrated line-structure light plane， the dimensions of five square workpieces were measured. The results indicate that the average measurement accuracy of the proposed calibration method is approximately ±0.056 mm. This proves that the method can be used for calibration， without requiring a special target， while also meeting the accuracy requirements of the measurement system.

关键词

Keywords

references

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