技术特征：
1.线结构光3d相机和线阵相机联合标定的装置，其特征在于：包括一个正方形平面，所述正方形平面的四边分别连接一个侧平面，正方形平面和侧平面之间构成夹角，夹角的范围为15-45
°
，所述正方形平面上绘有12
×
12个角点的棋盘格，棋盘格与正方形平面同质心，所述棋盘格的外围还设有一个黑色矩形框，所述矩形框的其中一个角处使用圆弧内角。2.线结构光3d相机和线阵相机联合标定的系统，其特征在于：包括线阵相机、线激光器、3d相机和条形光源，所述线阵相机和条形光源组成线阵相机系统，线激光器和3d相机组成线结构光3d相机系统。3.线结构光3d相机和线阵相机联合标定的方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤一：线结构光3d相机错切标定；步骤二：线阵相机标定；步骤三：线结构光3d相机坐标系与线阵相机坐标系外参数标定；步骤四：2d图像和3d点云融合。4.根据权利要求3所述的线结构光3d相机和线阵相机联合标定的方法，其特征在于：所述步骤一线结构光3d相机标定时包括以下步骤：s1：权利要求2的系统中的线结构光3d相机扫描拍摄权利要求1中的标定装置，当标定装置运动方向与扫描激光面不垂直时3d轮廓拼成的点云将产生错切扭曲，根据错切扭曲的因素α、β构建误差矫正模型：其中，[x y z]
t
为扭曲的点坐标，[x
′ꢀ
y
′ꢀ
z
′
]
t
为校正后的三维点坐标，为错切校正矩阵记作a，α、β分别为误差校正模型参数，同时α是线结构光3d相机与世界坐标系的x轴之间的倾角，β是线结构光3d相机与世界坐标系的z轴之间的倾角；s2：通过标定装置上角点间的空间向量约束关系求解误差矫正模型参数。5.根据权利要求3所述的线结构光3d相机和线阵相机联合标定的方法，其特征在于：所述步骤二线阵相机标定时包括以下步骤：ss1：权利要求2的系统中的线阵相机扫描拍摄权利要求1中的标定装置获得2d图像；ss2：使用线阵相机成像模型求解得到线阵相机的内参数(f,k,s
x
,s
y
,c
x
,c
y
)及运动速度向量(v
x
,v
y
,v
z
)。6.根据权利要求5所述的线结构光3d相机和线阵相机联合标定的方法，其特征在于：所述ss1采用动态扫描成像的方法。7.根据权利要求3所述的线结构光3d相机和线阵相机联合标定的方法，其特征在于：所述步骤三线结构光3d相机坐标系与线阵相机坐标系外参数标定时包括以下步骤：sss1：从3d点云中提取4个角点坐标p
m
，角点提取可使用3个平面方程的交点计算得到，使用步骤一标定得到的3d错切矩阵a进行错切校正，计算公式如下：p
m
′
＝a*p
m
再使用4个对应角点计算标定装置坐标系到线结构光3d相机坐标系的位置关系(r
bm
,t
bm
)，计算方法可用最小二乘法、ransac或奇异值分解等；sss2：使用步骤二标定得到的线阵相机内参数计算标定装置坐标系到线阵相机坐标系的位置关系(r
bn
,t
bn
)；sss3：计算线结构光3d相机坐标系到线阵相机坐标系的位置关系(r
mn
,t
mn
)，计算公式如下：8.根据权利要求3所述的线结构光3d相机和线阵相机联合标定的方法，其特征在于：所述步骤四2d图像和3d点云融合时包括以下步骤：ssss1：将采集到的3d点云p
t
进行3d错切校正，即p
t
′
＝a*p
t
ssss2：使用sss3得到的位置关系r
mn
,t
mn
，将无错切扭曲的点云变换到线阵相机坐标系，即有：p
n
＝r
mn
*p
t
′
+t
mn
ssss3：使用步骤二得到的线阵相机内参将p
n
重投影到线阵相机图像平面，得到重投影后的图像坐标rows和cols，线结构光3d点即可通过重投影后的rows和cols从线阵相机图像中取得2d信息，可以是灰度值或rgb值，最终可使用vtk或opengl显示工具显示融合2d信息后的三维点云。
技术总结
本发明公开了线结构光3D相机和线阵相机联合标定的装置、系统及方法，所述方法包括以下步骤：步骤一：线结构光3D相机错切标定；步骤二：线阵相机标定；步骤三：线结构光3D相机坐标系与线阵相机坐标系外参数标定；步骤四：2D图像和3D点云融合。本发明的装置可同时用于线结构光3D相机错切校正和线阵相机2D错切校正；在实际应用中可允许线结构光3D相机和线阵相机有一定的安装误差且可较为精确的标定出线结构光3D相机和线阵相机之间的外参数，并用于2D图像和3D点云的融合，最终得到带有纹理、色彩等2D特征的3D点云，有利于线阵相机和3D相机的联合应用。联合应用。联合应用。
技术研发人员：魏智鹏 吴伟康 贺旭阳 郭洋洋 王满意
受保护的技术使用者：江苏集萃智能光电系统研究所有限公司
技术研发日：2022.11.22
技术公布日：2023/3/31