CN106248028A - 基于线性运动台的深度传感器标定方法以及对应的装置 - Google Patents

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龚伟林
朱怡
杨文静
陈毅
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Abstract

本发明提供了一种基于线性运动台的深度传感器标定方法，其可适用于各种深度传感器的任意姿态，便于对线性运动平台上的探测物做出补偿计算，获得可以被使用的重建数据图，使得通用性强。其包括标定物，每个所述标定物的上表面的形状为确定结构，每个所述标定物的底面上设置有编码信息，编码信息所对应形成的深度图可被计算机自动识别，编码信息包括对应的方向标记和标定物的唯一编号标记，每个标定物的真实信息被输入计算机的数据库中，将该标定物放置于线性运动台，使得标定物和高度传感器之间产生相对位移关系,任意姿态下的深度传感器对标定物的上表面进行高度探测和表面形状探测。

Description

基于线性运动台的深度传感器标定方法以及对应的装置
技术领域
本发明涉及传感器探测的技术领域，具体为一种基于线性运动台的深度传感器标定方法，本发明还提供了用于该标定方法的装置。
背景技术
在使用深度传感器对被探测物进行高度探测、表面形状探测时，往往需要使传感器与被探测物进行相对移动。传感器的安装位姿以及与运动机构的关系的标定直接影响数据重建的准确性。图1为被探测物的真实结构，而由于传感器位姿以及运动机构的关系，当深度传感器存在一定角度时，深度传感器在探测后会获得如图2所示的结构形状，故一般在对探测物进行探测前，需要根据传感器的安装姿态设定标定方法，从而使得被探测得到的原始图能够被转换成为我们所需要的重建数据图。
目前针对几种特定的传感器安装姿态存在一些常见的标定方法，这类标定方法并对传感器的安装姿态做了一些理想化的约束，并没有将整体的安装姿态统一考虑，导致无法适用于任意传感器任意安装姿态下的标定，由于传感器的特定姿态安装相对繁琐、且传感器的安装姿态任意性较大，故急需一种能够适用于线性运动台的所有深度传感器的任意姿态的通用标定方法。
发明内容
针对上述问题，本发明提供了一种基于线性运动台的深度传感器标定方法，其可适用于各种深度传感器的任意姿态，便于对线性运动平台上的探测物做出补偿计算，获得可以被使用的重建数据图，使得通用性强。
一种基于线性运动台的深度传感器标定方法，其特征在于：其包括标定物，每个所述标定物的上表面的形状为确定结构，每个所述标定物的底面上设置有编码信息，编码信息所对应形成的深度图可被计算机自动识别，编码信息包括对应的方向标记和标定物的唯一编号标记，每个标定物的真实信息被输入计算机的数据库中，将该标定物放置于线性运动台，使得标定物和高度传感器之间产生相对位移关系,任意姿态下的深度传感器对标定物的上表面进行高度探测和表面形状探测，进而采集到任意姿态下深度传感器相对于该线性运动台的对应标定物的深度传感器值、形成深度图，计算机根据深度图中所采集到的标定物的唯一编号标记自动匹配出标定物图像，识别标定物方向和标定物编号，提取并匹配标定点，根据深度图中获得的标定点的深度图坐标、数据库中对应标定点的三坐标真值，做出补偿计算，进而确定用于重建基于线性运动台的深度传感器三维坐标的深度传感器外参数及运动台运动参数的标定参数，进而完成后续探测物的探测。
其进一步特征在于：
所述标定物的对应标定点为至少四个不共面的标定点，从而科学合理对线性运动平台上的探测物做出补偿计算；
标定物和高度传感器之间产生相对位移关系通过驱动线性运动台带动标定物运动/或者高度传感器运动的同时标定物静止来完成；
所述线性运动台通过内置的位置传感器感应所述深度传感器的位置，通过对应的补偿计算，将所述深度传感器的姿态坐标映射至整个运动机构的坐标系中；
通过对标定信息中深度传感器姿态的补偿计算，利用深度传感器原始数据从而重建被测物表面形状；
所述标定物为至少两块时，所有的标定物的底部分别固装于载具的上平面，所述载具整体放置于线性运动台，任意姿态下的深度传感器根据检测范围对载具上的处于范围内的标定物的上表面进行高度探测和表面形状探测，载具具备将标定物以组合的形式实现多块标定物任意范围的标定；
所述载具的上端面采用均匀分布的长条形沉槽结构，对应的沉槽两侧螺纹孔等间隔分布；
所述标定物的底部压装于对应的长条形沉槽结构内完成固装；
所述标定物可通过螺栓固定于对应侧的螺纹孔完成固装；
所述标定物上的编码信息采用基于半球孔的二进制编码方式；
所述标定物具体优选为平截头体外形的标定物，所述标定物包括有底板，所述平截头体位于所述底板的中心位置形成上凸，所述平截头体对应于所述底板的四周分布有两层二进制编码的内凹半球孔，分别为内层编码、外层编码，所述内层编码表征标定物的方向，所述外层编码表征标定物的唯一编号。
一种基于线性运动台的深度传感器标定方法的对应装置，其特征在于：其包括标定物，所述标定物的上部包括至少四个不共面特征的多面体，所述标定物包括有底板，所述多面体位于所述底板的中心位置形成上凸，所述多面体对应于所述底板的四周分布有编码信息，编码信息包括对应的方向标记和标定物的唯一编号标记。
其进一步特征在于：所述多面体具体为平截头体外形，所述平截头体位于所述底板的中心位置形成上凸；
所述标定物上的编码信息采用基于半球孔的二进制编码方式；
所述多面体对应于所述底板的四周分布有两层二进制编码的内凹半球孔，分别为内层编码、外层编码，所述内层编码表征标定物的方向，所述外层编码表征标定物的唯一编号；
其还包括载具，所述标定物为至少两块时，所有的标定物的底部分别固装于载具的上平面；
所述载具的上端面采用均匀分布的长条形沉槽结构，对应的沉槽两侧螺纹孔等间隔分布；
所述标定物的底部压装于对应的长条形沉槽结构内完成固装；
所述标定物可通过螺栓固定于对应侧的螺纹孔完成固装。
采用本发明后，通过将形状确定的标定物的真实三坐标和通过深度传感器所探测到的深度图坐标进行比对，进而获得补偿性计算，从而确定用于重建基于线性运动台的深度传感器三维坐标的深度传感器外参数及运动台运动参数的标定参数，其可适用于各种深度传感器的任意姿态，便于对线性运动平台上的探测物做出补偿计算，获得可以被使用的重建数据图，使得通用性强。
附图说明
图1为被探测物的真实结构；
图2为深度传感器在探测后获得的深度图；
图3为本发明的标定物结构示意图；
图4为本发明的载具结构示意图；
图中序号所对应的名称如下：
标定物1、平截头体2、底板3、内凹半球孔4、载具5、沉槽结构6、螺纹孔7。
具体实施方式
一种基于线性运动台的深度传感器标定方法：其包括标定物，每个标定物的上表面的形状为确定结构，每个标定物的底面上设置有编码信息，编码信息所对应形成的深度图可被计算机自动识别，编码信息包括对应的方向标记和标定物的唯一编号标记，每个标定物的真实信息被输入计算机的数据库中，将该标定物放置于线性运动台，使得标定物和高度传感器之间产生相对位移关系，任意姿态下的深度传感器对标定物的上表面进行高度探测和表面形状探测，进而采集到任意姿态下深度传感器相对于该线性运动台的对应标定物的深度传感器值、形成深度图，计算机根据深度图中所采集到的标定物的唯一编号标记自动匹配出标定物图像，识别标定物方向和标定物编号，提取并匹配标定点，根据深度图中获得的标定点的深度图坐标、数据库中对应标定点的三坐标真值，做出补偿计算，进而确定用于重建基于线性运动台的深度传感器三维坐标的深度传感器外参数及运动台运动参数的标定参数，进而完成后续探测物的探测。
标定物的对应标定点为至少四个不共面的标定点，从而科学合理对线性运动平台上的探测物做出补偿计算；
标定物和高度传感器之间产生相对位移关系通过驱动线性运动台带动标定物运动/或者高度传感器运动的同时标定物静止来完成；
线性运动台通过内置的位置传感器感应深度传感器的位置，之后通过对应的补偿计算，将深度传感器的姿态坐标映射至整个运动机构的坐标系中；
通过对标定信息中深度传感器姿态的补偿计算，利用深度传感器原始数据从而重建被测物表面形状；
标定物为至少两块时，所有的标定物的底部分别固装于载具的上平面，载具整体放置于线性运动台，任意姿态下的深度传感器根据检测范围对载具上的处于范围内的标定物的上表面进行高度探测和表面形状探测，载具具备将标定物以组合的形式实现多块标定物任意范围的标定。
采用本发明后，通过将形状确定的标定物的真实三坐标和通过深度传感器所探测到的深度图坐标进行比对，进而获得补偿性计算，从而确定用于重建基于线性运动台的深度传感器三维坐标的深度传感器外参数及运动台运动参数的标定参数，其可适用于各种深度传感器的任意姿态，便于对线性运动平台上的探测物做出补偿计算，获得可以被使用的重建数据图，使得通用性强。
一种基于线性运动台的深度传感器标定方法的对应装置，见图3、图4：其包括标定物1，标定物的上部包括至少四个不共面特征的多面体，标定物1具体实施例中其多面体为平截头体2外形，标定物包括有底板3，平截头体2位于底板的中心位置形成上凸，平截头体2对应于底板3的四周分布有编码信息，编码信息包括对应的方向标记和标定物的唯一编号标记。
标定物上的编码信息采用基于半球孔的二进制编码方式；
平截头体2对应于底板3的四周分布有两层二进制编码的内凹半球孔4，分别为内层编码、外层编码，内层编码表征标定物的方向，外层编码表征标定物的唯一编号；
其还包括载具5，标定物1为至少两块时，所有的标定物1的底部分别固装于载具5的上平面；
载具5的上端面采用均匀分布的长条形沉槽结构6，对应的沉槽结构6两侧螺纹孔7等间隔分布；
标定物1的底部压装于对应的长条形沉槽结构6内完成固装；
标定物1可通过螺栓固定于对应侧的螺纹孔7完成固装。
以上对本发明的具体实施例进行了详细说明，但内容仅为本发明创造的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明创造的实施范围。凡依本发明创造申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本专利涵盖范围之内。

Claims (13)

1.一种基于线性运动台的深度传感器标定方法，其特征在于：其包括标定物，每个所述标定物的上表面的形状为确定结构，每个所述标定物的底面上设置有编码信息，编码信息所对应形成的深度图可被计算机自动识别，编码信息包括对应的方向标记和标定物的唯一编号标记，每个标定物的真实信息被输入计算机的数据库中，将该标定物放置于线性运动台，使得标定物和高度传感器之间产生相对位移关系，任意姿态下的深度传感器对标定物的上表面进行高度探测和表面形状探测，进而采集到任意姿态下深度传感器相对于该线性运动台的对应标定物的深度传感器值、形成深度图，计算机根据深度图中所采集到的标定物的唯一编号标记自动匹配出标定物图像，识别标定物方向和标定物编号，提取并匹配标定点，根据深度图中获得的标定点的深度图坐标、数据库中对应标定点的三坐标真值，做出补偿计算，进而确定用于重建基于线性运动台的深度传感器三维坐标的深度传感器外参数及运动台运动参数的标定参数，进而完成后续探测物的探测。
2.如权利要求1所述的一种基于线性运动台的深度传感器标定方法，其特征在于：所述标定物的对应标定点为至少四个不共面的标定点。
3.如权利要求1所述的一种基于线性运动台的深度传感器标定方法，其特征在于：所述标定物和高度传感器之间产生相对位移关系通过驱动线性运动台带动标定物运动、且高度传感器静止来完成。
4.如权利要求1所述的一种基于线性运动台的深度传感器标定方法，其特征在于：所述标定物和高度传感器之间产生相对位移关系通过所述高度传感器、且标定物静止来完成..。
5.如权利要求1所述的一种基于线性运动台的深度传感器标定方法，其特征在于：所述线性运动台通过内置的位置传感器感应所述深度传感器的位置，通过对应的补偿计算，将所述深度传感器的姿态坐标映射至整个运动机构的坐标系中。
6.如权利要求5所述的一种基于线性运动台的深度传感器标定方法，其特征在于：通过对标定信息中深度传感器姿态的补偿计算，利用深度传感器原始数据从而重建被测物表面形状。
7.如权利要求1所述的一种基于线性运动台的深度传感器标定方法，其特征在于：所述标定物为至少两块时，所有的标定物的底部分别固装于载具的上平面，所述载具整体放置于线性运动台，任意姿态下的深度传感器根据检测范围对载具上的处于范围内的标定物的上表面进行高度探测和表面形状探测，载具具备将标定物以组合的形式实现多块标定物任意范围的标定。
8.一种基于线性运动台的深度传感器标定方法的对应装置，其特征在于：其包括如权利要求1-7中任一权利要求所述的标定物，所述标定物的上部包括至少四个不共面特征的多面体，所述标定物包括有底板，所述多面体位于所述底板的中心位置形成上凸，所述多面体对应于所述底板的四周分布有编码信息，编码信息包括对应的方向标记和标定物的唯一编号标记。
9.如权利要求8所述的一种基于线性运动台的深度传感器标定方法的对应装置，其特征在于：所述多面体具体为平截头体外形，所述平截头体位于所述底板的中心位置形成上凸。
10.如权利要求8或9所述的一种基于线性运动台的深度传感器标定方法的对应装置，其特征在于：所述标定物上的编码信息采用基于半球孔的二进制编码方式。
11.如权利要求10所述的一种基于线性运动台的深度传感器标定方法的对应装置，其特征在于：所述多面体对应于所述底板的四周分布有两层二进制编码的内凹半球孔，分别为内层编码、外层编码，所述内层编码表征标定物的方向，所述外层编码表征标定物的唯一编号。
12.如权利要求8所述的一种基于线性运动台的深度传感器标定方法的对应装置，其特征在于：其还包括载具，所述标定物为至少两块时，所有的 标定物的底部分别固装于载具的上平面。
13.如权利要求8所述的一种基于线性运动台的深度传感器标定方法的对应装置，其特征在于：所述载具的上端面采用均匀分布的长条形沉槽结构，对应的沉槽两侧螺纹孔等间隔分布。
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