CN109506629B - 一种水下核燃料组件检测装置旋转中心标定的方法 - Google Patents

一种水下核燃料组件检测装置旋转中心标定的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN109506629B
CN109506629B CN201811243928.7A CN201811243928A CN109506629B CN 109506629 B CN109506629 B CN 109506629B CN 201811243928 A CN201811243928 A CN 201811243928A CN 109506629 B CN109506629 B CN 109506629B
Authority
CN
China
Prior art keywords
checkerboard
coordinates
fuel assembly
nuclear fuel
detection device
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201811243928.7A
Other languages
English (en)
Other versions
CN109506629A (zh
Inventor
胡俊
刘志伟
曹万里
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Donghua University
Original Assignee
Donghua University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Donghua University filed Critical Donghua University
Priority to CN201811243928.7A priority Critical patent/CN109506629B/zh
Publication of CN109506629A publication Critical patent/CN109506629A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN109506629B publication Critical patent/CN109506629B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C11/00—Photogrammetry or videogrammetry, e.g. stereogrammetry; Photographic surveying
    • G01C11/04—Interpretation of pictures
    • G01C11/06—Interpretation of pictures by comparison of two or more pictures of the same area
    • G01C11/12—Interpretation of pictures by comparison of two or more pictures of the same area the pictures being supported in the same relative position as when they were taken

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
  • Monitoring And Testing Of Nuclear Reactors (AREA)

Abstract

本发明涉及一种水下核燃料组件检测装置旋转中心标定的方法，其特征在于，包括以下步骤：将水下核燃料组件检测装置中的线激光竖直投射到立体标定板靠近边缘的位置，并用水下核燃料组件检测装置中的相机进行图像采集；根据采集到的图像计算激光平面方程；根据激光平面方程两两计算交线，得到三条交线；根据三条交线计算出旋转中心的轴线方程。本发明标定出的旋转中心是后续装置的坐标转换的基础，使用旋转的方法，方便对于一些特殊环境下(不适合移动被测物体)的检测。

Description

一种水下核燃料组件检测装置旋转中心标定的方法
技术领域
本发明涉及一种水下核燃料组件检测装置旋转中心标定的方法，属于视觉测量领域。
背景技术
机器视觉作为一门高新技术，它是以现代光学为基础，融光电子学、计算机图像处理、图形学、信号处理等科学技术为一体的现代测量技术，根据测量光源可分为主动视觉和被动视觉测量。主动视觉测量具有在线非接触测量、特征识别明显、测量精度高等特点，适合特殊恶劣环境下物体检测。
传统激光平面标定方法标定出的激光平面方程的原点是以空间中一点为参考点，在实际测量时，需要保持相机和激光器的位置不动，通过移动被测物体来完成扫描。水下核燃料组件检测装置通过带动相机和激光器旋转完成扫描，所以传统的标定并不适用。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于标定水下核燃料组件检测装置的旋转中心的方法。
为了达到上述目的，本发明的技术方案是提供了一种水下核燃料组件检测装置旋转中心标定的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1、将水下核燃料组件检测装置中的线激光竖直投射到立体标定板靠近边缘的位置，并用水下核燃料组件检测装置中的相机进行图像采集，其中：立体标定板采用两块立体棋盘格标定板，两块立体棋盘格标定板的棋盘格平面平行且相距一定距离，且立体棋盘格标定板上的棋盘格角点之间的相对空间坐标已知，选取棋盘格上任意一角点为原点，将水平方向定义为X轴，将竖直方向定义为Y轴，将垂直于两块立体棋盘格标定板的棋盘格平面的方向定义为Z轴；
步骤2、使水下核燃料组件检测装置旋转一定角度后重复步骤1的动作，旋转中心轴线与Y轴平行；
步骤3、重复步骤1及步骤2，则共采集到四幅图像；
步骤4、根据采集到的图像计算激光平面方程，包括以下步骤：
步骤401、在两块立体标定板上分别采用梯度重心法求取激光条纹的亚像素坐标，对亚像素坐标进行直线拟合，在两块立体标定板上获得两条激光条纹直线；
步骤402、检测立体标定板上的角点在像平面中的二维坐标，并对每一行的角点进行直线拟合，得到棋盘格直线；
步骤403、分别计算激光条纹直线与棋盘格直线的交点，根据已知棋盘格角点对应的空间坐标，进行插值计算，得到直线交点的空间坐标；
步骤404、根据直线交点的空间坐标拟合激光平面方程；
步骤5、根据激光平面方程两两计算交线，得到三条交线；
步骤6、根据三条交线计算出旋转中心的轴线方程。
优选地，步骤401中，所述亚像素坐标的计算方法为：
步骤4011、根据激光条纹的粗细以及中心坐标(i,c)，确定纵坐标方向上的待处理范围2r，在待处理范围2r内计算出各点之间的梯度：G(i,j)＝|V(i,j+1)-V(i,j)|，式中，G(i,j)表示像素点(i,j)的梯度，V(i,j)表示像素点(i,j)的灰度值；
步骤4012、由线性插值得出梯度的对应位置：
Figure BDA0001840052700000021
式中，P(i,j)表示梯度G(i,j)的对应位置；
步骤4013、计算得到激光条纹的重心Ci：
Figure BDA0001840052700000022
步骤4014、得到激光条纹的的亚像素坐标(Ci,c)。
优选地，步骤1中，进行图像采集时，需要调整相机曝光，使得采集到的图像中线激光条纹中心呈现近似于高斯分布。
优选地，步骤2中，角度的选取需要保证旋转3次后，线激光仍然能够投射到立体标定板上且尽量靠近另一侧边缘，同时保证两个棋盘格平面始终处于像平面内。
优选地，步骤6中，轴线方程的计算方法包括以下步骤：
步骤601、随机选取一个y值分别代入三条交线的方程中求得三个坐标点(x1,z1)、(x2,z2)、(x3,z3)，根据这三点坐标求出圆心坐标(x0,z0，y)；
步骤602、选取至少3个不同的y值，重复步骤601，得到至少三组圆心坐标；
步骤603、对获得的至少四组圆心坐标进行最小二乘拟合，得到轴线方程。
本发明的有益效果是：本发明公开了一种水下核燃料组件检测装置旋转中心标定的方法，标定出的旋转中心是后续装置的坐标转换的基础，使用旋转的方法，方便对于一些特殊环境下(不适合移动被测物体)的检测。
附图说明
图1是旋转中心标定模型；
图2是检测使用的旋转扫描装置；
图3是线激光中心的灰度分布图；
图4是角点拟合直线的结果；
图5是为调节曝光前线激光投射在标定板上的位置；
图6是求解出的图像交点。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
步骤1、将水下核燃料组件检测装置中的线激光竖直投射到立体标定板靠近边缘的位置，并用水下核燃料组件检测装置中的相机进行图像采集，其中：
立体标定板采用两块立体棋盘格标定板，两块立体棋盘格标定板的棋盘格平面平行且相距一定距离，且立体棋盘格标定板上的棋盘格角点之间的相对空间坐标已知，选取棋盘格上任意一角点为原点，将水平方向定义为X轴，将竖直方向定义为Y轴，将垂直于两块立体棋盘格标定板的棋盘格平面的方向定义为Z轴。
采集图像时需要调整相机曝光，使得采集到的图像中线激光条纹中心呈现近似于高斯分布，如图3所示。
步骤2、使水下核燃料组件检测装置旋转一定角度后重复步骤1的动作，旋转中心轴线与Y轴平行。角度的选取需要保证旋转3次后，线激光仍然能够投射到立体标定板上且尽量靠近另一侧边缘，同时保证两个棋盘格平面始终处于像平面内。
步骤3、重复步骤1及步骤2，则共采集到四幅图像。
步骤4、根据采集到的图像计算激光平面方程，包括以下步骤：
步骤401、在两块立体标定板上分别采用梯度重心法求取激光条纹的亚像素坐标，采用最小二乘对亚像素坐标进行直线拟合，在两块立体标定板上获得两条激光条纹直线，亚像素坐标的计算方法为：
步骤4011、根据激光条纹的粗细以及中心坐标(i,c)，确定纵坐标方向上的待处理范围2r，在待处理范围2r内计算出各点之间的梯度：G(i,j)＝|V(i,j+1)-V(i,j)|，式中，G(i,j)表示像素点(i,j)的梯度，V(i,j)表示像素点(i,j)的灰度值；
步骤4012、由线性插值得出梯度的对应位置：
Figure BDA0001840052700000041
式中，P(i,j)表示梯度G(i,j)的对应位置；
步骤4013、计算得到激光条纹的重心Ci：
Figure BDA0001840052700000042
步骤4014、得到激光条纹的的亚像素坐标(Ci,c)。
步骤402、检测立体标定板上的角点在像平面中的二维坐标，并对每一行的角点进行直线拟合，得到棋盘格直线，如图4所示；
步骤403、分别计算激光条纹直线与棋盘格直线的交点，如图6所示，根据已知棋盘格角点对应的空间坐标，进行插值计算，得到直线交点的空间坐标；
步骤404、根据直线交点的空间坐标采用最小二乘的方式拟合激光平面方程；
步骤5、根据激光平面方程两两计算交线，得到三条交线，三条交线的方程为：
Figure BDA0001840052700000051
Figure BDA0001840052700000052
Figure BDA0001840052700000053
步骤6、根据三条交线计算出旋转中心的轴线方程，轴线方程的计算方法包括以下步骤：
步骤601、随机选取一个y值分别代入三条交线的方程中求得三个坐标点(x1，z1)、(x2，z2)、(x3，z3)，根据这三点坐标求出圆心坐标(x0,z0,y)；
步骤602、选取至少3个不同的y值，重复步骤601，得到至少三组圆心坐标；
步骤603、对获得的至少四组圆心坐标进行最小二乘拟合，得到轴线方程。

Claims (5)

1.一种水下核燃料组件检测装置旋转中心标定的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1、将水下核燃料组件检测装置中的线激光竖直投射到立体标定板靠近边缘的位置，并用水下核燃料组件检测装置中的相机进行图像采集，其中：立体标定板采用两块立体棋盘格标定板，两块立体棋盘格标定板的棋盘格平面平行且相距一定距离，且立体棋盘格标定板上的棋盘格角点之间的相对空间坐标已知，选取棋盘格上任意一角点为原点，将水平方向定义为X轴，将竖直方向定义为Y轴，将垂直于两块立体棋盘格标定板的棋盘格平面的方向定义为Z轴；
步骤2、使水下核燃料组件检测装置旋转一定角度后重复步骤1的动作，旋转中心轴线与Y轴平行；
步骤3、重复步骤1及步骤2，则共采集到四幅图像；
步骤4、根据采集到的图像计算激光平面方程，包括以下步骤：
步骤401、在两块立体标定板上分别采用梯度重心法求取激光条纹的亚像素坐标，对亚像素坐标进行直线拟合，在两块立体标定板上获得两条激光条纹直线；
步骤402、检测立体标定板上的角点在像平面中的二维坐标，并对每一行的角点进行直线拟合，得到棋盘格直线；
步骤403、分别计算激光条纹直线与棋盘格直线的交点，根据已知棋盘格角点对应的空间坐标，进行插值计算，得到直线交点的空间坐标；
步骤404、根据直线交点的空间坐标拟合激光平面方程；
步骤5、根据激光平面方程两两计算交线，得到三条交线；
步骤6、根据三条交线计算出旋转中心的轴线方程。
2.如权利要求1所述的一种水下核燃料组件检测装置旋转中心标定的方法，其特征在于，步骤401中，所述亚像素坐标的计算方法为：
步骤4011、根据激光条纹的粗细以及中心坐标(i,c)，确定纵坐标方向上的待处理范围2r，在待处理范围2r内计算出各点之间的梯度：G(i,j)＝|V(i,j+1)-V(i,j)|，式中，G(i,j)表示像素点(i,j)的梯度，V(i,j)表示像素点(i,j)的灰度值；
步骤4012、由线性插值得出梯度的对应位置：
Figure FDA0002895580210000021
式中，P(i,j)表示梯度G(i,j)的对应位置；
步骤4013、计算得到激光条纹的重心Ci：
Figure FDA0002895580210000022
步骤4014、得到激光条纹的亚像素坐标(Ci,c)。
3.如权利要求1所述的一种水下核燃料组件检测装置旋转中心标定的方法，其特征在于，步骤1中，进行图像采集时，需要调整相机曝光，使得采集到的图像中线激光条纹中心呈现近似于高斯分布。
4.如权利要求1所述的一种水下核燃料组件检测装置旋转中心标定的方法，其特征在于，步骤2中，角度的选取需要保证旋转3次后，线激光仍然能够投射到立体标定板上且尽量靠近另一侧边缘，同时保证两个棋盘格平面始终处于像平面内。
5.如权利要求1所述的一种水下核燃料组件检测装置旋转中心标定的方法，其特征在于，步骤6中，轴线方程的计算方法包括以下步骤：
步骤601、随机选取一个y值分别代入三条交线的方程中求得三个坐标点(x1,z1)、(x2,z2)、(x3,z3)，根据这三点坐标求出圆心坐标(x0,z0,y)；
步骤602、选取至少3个不同的y值，重复步骤601，得到至少三组圆心坐标；
步骤603、对获得的至少四组圆心坐标进行最小二乘拟合，得到轴线方程。
CN201811243928.7A 2018-10-24 2018-10-24 一种水下核燃料组件检测装置旋转中心标定的方法 Active CN109506629B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811243928.7A CN109506629B (zh) 2018-10-24 2018-10-24 一种水下核燃料组件检测装置旋转中心标定的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811243928.7A CN109506629B (zh) 2018-10-24 2018-10-24 一种水下核燃料组件检测装置旋转中心标定的方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN109506629A CN109506629A (zh) 2019-03-22
CN109506629B true CN109506629B (zh) 2021-07-09

Family

ID=65746009

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201811243928.7A Active CN109506629B (zh) 2018-10-24 2018-10-24 一种水下核燃料组件检测装置旋转中心标定的方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN109506629B (zh)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111854797B (zh) * 2020-07-09 2024-06-18 兖矿集团有限公司 一种基于旋转法的全张量定位系统误差修正方法
CN113358025B (zh) * 2021-05-21 2022-08-02 北京工业大学 一种线激光传感器空间位姿标定件及标定方法
CN113899319B (zh) * 2021-09-29 2022-08-02 上海交通大学 燃料组件水下弯扭变形测量验证装置、方法、设备及介质

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN206638171U (zh) * 2017-04-07 2017-11-14 天津远达飞图科技有限公司 一种稳定的转台旋转中心标定装置
CN107492126A (zh) * 2017-08-03 2017-12-19 厦门云感科技有限公司 摄像头中心轴的校准方法、装置、系统、介质及设备
CN108151698A (zh) * 2017-12-26 2018-06-12 中国人民解放军战略支援部队信息工程大学 一种基于轴线相交法的天线旋转中心标校方法

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4428781B2 (ja) * 1999-12-28 2010-03-10 キヤノン株式会社 光学式ロータリエンコーダ及びモータ制御装置

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN206638171U (zh) * 2017-04-07 2017-11-14 天津远达飞图科技有限公司 一种稳定的转台旋转中心标定装置
CN107492126A (zh) * 2017-08-03 2017-12-19 厦门云感科技有限公司 摄像头中心轴的校准方法、装置、系统、介质及设备
CN108151698A (zh) * 2017-12-26 2018-06-12 中国人民解放军战略支援部队信息工程大学 一种基于轴线相交法的天线旋转中心标校方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
一种新型三维视觉测头的结构与原理;周会成 等;《电子测量与仪器学》;20000630;第14卷(第2期);第21-25页 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN109506629A (zh) 2019-03-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Xu et al. Line structured light calibration method and centerline extraction: A review
CN111369630A (zh) 一种多线激光雷达与相机标定的方法
CN111536902A (zh) 一种基于双棋盘格的振镜扫描系统标定方法
CN111192235B (zh) 一种基于单目视觉模型和透视变换的图像测量方法
CN105486289B (zh) 一种激光摄影测量系统及相机标定方法
CN109506629B (zh) 一种水下核燃料组件检测装置旋转中心标定的方法
CN109443209A (zh) 一种基于单应性矩阵的线结构光系统标定方法
CN103530880A (zh) 基于投影高斯网格图案的摄像机标定方法
CN109272555B (zh) 一种rgb-d相机的外部参数获得及标定方法
CN104634248A (zh) 一种双目视觉下的转轴标定方法
CN104807405B (zh) 一种基于光线角度标定的三维坐标测量方法
Wang et al. Complete calibration of a structured light stripe vision sensor through a single cylindrical target
Zexiao et al. Study on a full field of view laser scanning system
Zexiao et al. A novel approach for the field calibration of line structured-light sensors
CN112700480A (zh) 一种面向小尺寸物体旋转扫描的点云快速配准方法及应用
Deng et al. 3D reconstruction of rotating objects based on line structured-light scanning
TWI480507B (zh) 三維模型重建方法及其系統
CN113432558B (zh) 一种基于激光的不规则物体表面积的测量装置及方法
Liu et al. A method to reduce the systematic error of line-structured light sensors based on light plane correction
Liu et al. A novel method to calibrate the rotation axis of a line-structured light 3-dimensional measurement system
Huang et al. Line laser based researches on a three-dimensional measuring system
CN110428471B (zh) 一种针对光学自由曲面子孔径偏折测量的精确自定位方法
Sun et al. Calibration Method for a Multi-line Structured Laser Light Vision System.
CN113865514A (zh) 一种线结构光三维测量系统标定方法
He et al. A unified and accurate subpixel detector of control points for camera calibration

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant