CN109697736A - 测量系统的标定方法、装置、电子设备及可读存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供了一种测量系统的标定方法、装置、电子设备及可读存储介质，应用于机器视觉技术领域，所述测量系统包括激光器和相机，所述方法包括：通过相机获取在激光器产生的线激光照射下标定块截面的轮廓图，确定标定块截面上的至少四个不共线顶点在轮廓图所在图像坐标系中的像素坐标；根据空间坐标和像素坐标，确定线激光形成的光平面到轮廓图形成的像平面的单应矩阵。本发明实施例只需要采集一张图片即可完成标定，该标定方法简单、快捷，适用于现场标定。

Description

测量系统的标定方法、装置、电子设备及可读存储介质

技术领域

本发明涉及机器视觉技术领域，特别是涉及一种测量系统的标定方法、装置、电子设备及可读存储介质。

背景技术

在图像测量过程以及机器视觉应用中，为确定空间物体表面某点的三维几何位置与该空间物体在图像中对应点之间的相互关系，需要建立相机成像的几何模型。几何模型参数包括：相机参数和光平面方程，其中，相机参数包括：相机内参、相机外参和畸变系数。相机内参指相机x方向和y方向的焦距f_x和f_y，以及图像中心坐标(u₀，v₀)，畸变系数指径向畸变系数和切向畸变系数。相机外参指相机坐标系相对于参考坐标系的旋转矩阵R和平移向量t，求解相机参数的过程即为相机标定。实际测量过程中，除了进行相机标定，还需要求解光平面方程，以使在图像测量时，根据相机参数和光平面方程确定待测量物体的位置。

无论是在图像测量还是机器视觉应用中，相机标定和光平面方程的计算都是非常关键的环节，计算结果的精度及算法的稳定性直接影响测量结果的准确性。相关技术中，在进行测量系统的标定时，需要将标定块分别放置在距相机不同距离的位置处，将激光器发出的线激光打在不同位置处的标定块上，并用相机对标定块进行成像，提取标定块所成像中的线激光，得到不同位置处的标定块所成像中的线激光。由于不同位置的标定块对应不同的世界坐标和图像坐标，根据每一个位置的标定块对应的世界坐标和图像坐标，通过相机标定算法计算相机外参，进而根据相机外参和内参计算线激光上的点在参考坐标系下的坐标。最后，通过最小二乘法对同一线激光的坐标点进行平面拟合，得到线激光所在的光平面方程。之后，根据相机参数和光平面方程确定待测量物体的位置。但是，上述标定方法需要将标定块放在不同位置，然后提取多张图片，因此，该方法操作较为繁琐。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种测量系统的标定方法、装置、电子设备及可读存储介质，以简化测量系统标定的过程。具体技术方案如下：

本发明实施例公开了一种测量系统的标定方法，所述测量系统包括激光器和相机，所述方法包括：

通过所述相机获取在所述激光器产生的线激光照射下所述标定块截面的轮廓图，确定所述标定块截面上的至少四个不共线顶点在所述轮廓图所在图像坐标系中的像素坐标；

根据所述至少四个不共线顶点对应的空间坐标和所述像素坐标，确定所述线激光形成的光平面到所述轮廓图形成的像平面的单应矩阵。

可选的，在所述根据所述至少四个不共线顶点对应的空间坐标和所述像素坐标，确定所述线激光形成的光平面到所述轮廓图形成的像平面的单应矩阵之后，所述方法还包括：

根据所述单应矩阵及被测点的像素坐标，计算所述被测点的像素坐标对应的空间坐标。

可选的，在所述根据所述至少四个不共线顶点对应的空间坐标和所述像素坐标，确定所述线激光形成的光平面到所述轮廓图形成的像平面的单应矩阵之前，所述方法还包括：

获取所述标定块截面上的至少四个不共线顶点分别在预先构建的世界坐标系中的空间坐标。

可选的，所述光平面与所述标定块截面平行；

所述获取所述标定块截面上的至少四个不共线顶点分别在预先构建的世界坐标系中的空间坐标，包括：

根据标定块在预先构建的世界坐标系中的位置以及所述标定块的尺寸，获取所述标定块截面上的至少四个不共线顶点分别在所述世界坐标系中的空间坐标。

可选的，所述根据标定块在预先构建的世界坐标系中的位置以及所述标定块的尺寸，获取所述标定块截面上的至少四个不共线顶点分别在所述世界坐标系中的空间坐标，包括：

当世界坐标系中的一坐标轴垂直于标定块截面、所述世界坐标系中的一坐标轴平行于线激光，且标定块的任一顶点位于所述世界坐标系的原点时，标定块截面上的至少四个不共线顶点中的每一个顶点的空间坐标为所述每一个顶点在所述标定块截面中对应的尺寸。

可选的，所述根据所述至少四个不共线顶点对应的空间坐标和所述像素坐标，确定所述线激光形成的光平面到所述轮廓图形成的像平面的单应矩阵，包括：

根据各顶点的空间坐标和像素坐标，构建线性方程组；

通过对所述线性方程组进行奇异值分解，得到单应矩阵。

可选的，所述根据各顶点的空间坐标和像素坐标，构建线性方程组，包括：

如果空间坐标为：A′_i＝(x_i y_i 1)^T，像素坐标为：A_i＝(u_i v_i 1)^T，H为单应矩阵，i＝1、2、…、n，n为不共线顶点的个数，且n≥4，则构建的线性方程组为：

可选的，所述标定块的形状包括：阶梯形、正方形。

本发明实施例还公开了一种测量系统的标定装置，所述测量系统包括激光器和相机，所述装置包括：

像素坐标确定模块，用于通过所述相机获取在所述激光器产生的线激光照射下所述标定块截面的轮廓图，确定所述标定块截面上的至少四个不共线顶点在所述轮廓图所在图像坐标系中的像素坐标；

单应矩阵确定模块，用于根据所述至少四个不共线顶点对应的空间坐标和所述像素坐标，确定所述线激光形成的光平面到所述轮廓图形成的像平面的单应矩阵。

可选的，本发明实施例的测量系统的标定装置，还包括：

空间坐标测量模块，用于根据所述单应矩阵及被测点的像素坐标，计算所述被测点的像素坐标对应的空间坐标。

可选的，本发明实施例的测量系统的标定装置，还包括：

空间坐标获取模块，用于获取所述标定块截面上的至少四个不共线顶点分别在预先构建的世界坐标系中的空间坐标。

可选的，所述光平面与所述标定块截面平行；

所述空间坐标获取模块具体用于，根据标定块在预先构建的世界坐标系中的位置以及所述标定块的尺寸，获取所述标定块截面上的至少四个不共线顶点分别在所述世界坐标系中的空间坐标。

可选的，所述空间坐标获取模块具体用于，当世界坐标系中的一坐标轴垂直于标定块截面、所述世界坐标系中的一坐标轴平行于线激光，且标定块的任一顶点位于所述世界坐标系的原点时，标定块截面上的至少四个不共线顶点中的每一个顶点的空间坐标为所述每一个顶点在所述标定块截面中对应的尺寸。

可选的，所述单应矩阵确定模块具体用于，根据各顶点的空间坐标和像素坐标，构建线性方程组；通过对所述线性方程组进行奇异值分解，得到单应矩阵。

可选的，所述单应矩阵确定模块具体用于，

如果空间坐标为：A′_i＝(x_i y_i 1)^T，像素坐标为：A_i＝(u_i v_i 1)^T，H为单应矩阵，i＝1、2、…、n，n为不共线顶点的个数，且n≥4，则构建的线性方程组为：

可选的，所述标定块的形状包括：阶梯形、正方形。

本发明实施例还公开了一种电子设备，包括：处理器和机器可读存储介质，所述机器可读存储介质存储有能够被所述处理器执行的机器可执行指令，所述处理器执行所述机器可执行指令时，实现上述任一所述的测量系统的标定方法的步骤。

本发明实施例还公开了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质内存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，实现上述任一所述的测量系统的标定方法的步骤。

本发明实施例提供的测量系统的标定方法、装置、电子设备及可读存储介质，通过相机获取在激光器产生的线激光照射下标定块截面的轮廓图，确定标定块截面上的至少四个不共线顶点在轮廓图所在图像坐标系中的像素坐标；根据至少四个不共线顶点对应的空间坐标和像素坐标，确定线激光形成的光平面到轮廓图形成的像平面的单应矩阵。本发明实施例中，只需采集标定块截面上的一张图片即可得到单应矩阵，完成测量系统的标定，之后，可以根据单应矩阵以及被测点的像素坐标，得到被测点的空间坐标，因此，本发明实施例的测量系统的标定方法简单、快捷。当然，实施本发明的任一产品或方法并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例的测量系统的标定方法的一种流程图；

图2为本发明实施例的测量系统的标定方法的另一种流程图；

图3为本发明实施例的测量系统的标定方法的另一种流程图；

图4为本发明实施例的相机和和激光器的侧视图和正视图；

图5为本发明实施例的在线激光照射下的标定块的结构图；

图6为本发明实施例的标定块在世界坐标系中的坐标示意图；

图7为本发明实施例的在线激光照射下的标定块截面示意图；

图8为本发明实施例的测量系统的标定装置的结构图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在图像测量过程以及机器视觉应用中，在测量过程中，将线激光照射在被测物体上，并通过相机对被测物体的截面进行成像，可以根据线激光在被测物体上形成的激光条在图像中的坐标，计算被测物体的截面轮廓的物理尺寸。由于需要根据测量系统的参数，计算被测物体的截面轮廓的物理尺寸，因此，在进行实际测量之前，需要对测量系统进行标定。为了解决测量系统标定繁琐的问题，本发明实施例提供了一种测量系统的标定方法、装置、电子设备及可读存储介质，以简化测量系统标定的过程。

下面首先对本发明实施例的测量系统的标定方法进行介绍。

参见图1，图1为本发明实施例的测量系统的标定方法的一种流程图，包括以下步骤：

S101，通过相机获取在激光器产生的线激光照射下标定块截面的轮廓图，确定标定块截面上的至少四个不共线顶点在轮廓图所在图像坐标系中的像素坐标。

本发明实施例中，标定块为具有已知结构信息且加工精度很高的物体，标定块的形状可以为：阶梯形、正方形等，在此对标定块截面的形状不做限制，但是标定块截面上包括至少四个不共线的顶点。在进行测量系统标定时，可以控制激光器发出的线激光照射到标定块上，从而可以根据在线激光照射下标定块截面的轮廓图，来进行测量系统的标定。具体的，可以获取在激光器产生的线激光照射下标定块截面的轮廓图，得到轮廓图之后，本发明实施例中可以将轮廓图的左上角设置为图像坐标系的原点，使图像坐标系的X轴水平向右，图像坐标系的Y轴竖直向下，当然，还可以根据得到的轮廓图构建图像坐标系，即将图像坐标系的原点设置在轮廓图的其他位置，从而可以更加便捷地得到像素坐标。在图像坐标系中，可以通过提取顶点的图像处理方法或者手工选取顶点的方法得到至少四个不共线顶点对应的像素坐标。

S102，根据至少四个不共线顶点对应的空间坐标和像素坐标，确定线激光形成的光平面到轮廓图形成的像平面的单应矩阵。

在机器视觉中，平面的单应性被定义为从一个平面到另一个平面的投影映射，单应矩阵即为一个平面到另一个平面的投影变换矩阵，本发明实施例中的单应矩阵指的是，光平面到像平面的单应矩阵，并且，单应矩阵为3×3的矩阵。其中，像素坐标是二维坐标，空间坐标是一个平面上的坐标，本发明实施例中的空间坐标指的是光平面上的坐标，因此，空间坐标也为二维坐标，因此，需要对像素坐标和空间坐标进行齐次变换，得到像素坐标和空间坐标的齐次坐标，齐次坐标就是将一个原本是n维的向量用一个n+1维向量来表示，那么，得到的像素坐标和空间坐标的齐次坐标为三维坐标。给定欧氏平面上的一点(x₀，y₀)，对任意非零实数Z，得到的该点的齐次坐标为(x₀，y₀，Z)。通常，为了简化计算，将实数Z的值取为1，如果像素坐标为(u，v)，则得到的像素坐标的齐次坐标为(u，v，1)，相应地，如果空间坐标为(x，y)，得到的空间坐标的齐次坐标为(x，y，1)。本发明的一种实现方式中，空间坐标可以是预设的数据集合，即至少四个不共线顶点对应的空间坐标是已知的，且预先存储在一个数据集合中，那么，只需要测量至少四个不共线顶点的像素坐标，即可求解单应矩阵。本发明的另一种实现方式中，空间坐标还可以是未知的，需要通过测量的方法获得，那么，至少四个不共线顶点对应的空间坐标和像素坐标分别通过测量获得，之后，根据空间坐标和像素坐标求解单应矩阵。

如果给定一个单应矩阵H，将单应矩阵H中的每个元素乘以同一个常数a，得到的单应矩阵aH和单应矩阵H的作用相同，因此，可以将单应矩阵中的一个元素进行归一化，可选的，可以将单应矩阵中右下角的元素设置为1，也就是说，单应矩阵中的9个元素转变为8个元素，即，9个未知数转变为8个未知数。而8个未知数，需要8个方程来求解，每个顶点的空间坐标和像素坐标形成一个对应关系，由于每个空间坐标和像素坐标的对应关系可以提供两个方程，因此，本发明实施例中，选取的至少四个不共线顶点形成至少四个对应关系，可以求解光平面到像平面的单应矩阵。

本发明实施例提供的测量系统的标定方法，通过相机获取在激光器产生的线激光照射下标定块截面的轮廓图，确定标定块截面上的至少四个不共线顶点在轮廓图所在图像坐标系中的像素坐标；根据至少四个不共线顶点对应的空间坐标和像素坐标，确定线激光形成的光平面到轮廓图形成的像平面的单应矩阵。本发明实施例中，只需采集标定块截面上的一张图片即可得到单应矩阵，从而完成测量系统的标定，之后，可以根据单应矩阵以及被测点的像素坐标，得到被测点的空间坐标，因此，本发明实施例的测量系统的标定方法简单、快捷。

参见图2，图2为本发明实施例的测量系统的标定方法的另一种流程图，包括以下步骤：

S201，获取标定块截面上的至少四个不共线顶点分别在预先构建的世界坐标系中的空间坐标。

本发明实施例中，在进行测量系统的标定时，空间坐标可以通过测量的方式获取，具体的，首先将标定块放置在距相机和激光器一定距离的位置处，获取标定块截面上的至少四个不共线顶点分别在预先构建的世界坐标系中的空间坐标。其中，确定空间坐标的方法可以是通过计算机确定，也可以是人工测量，在此不做限定。

S202，通过相机获取在激光器产生的线激光照射下标定块截面的轮廓图，确定标定块截面上的至少四个不共线顶点在轮廓图所在图像坐标系中的像素坐标。

S203，根据至少四个不共线顶点对应的空间坐标和像素坐标，确定线激光形成的光平面到轮廓图形成的像平面的单应矩阵。

由于上述S202、S203分别与图1实施例中的S101、S102相同，S101、S102、的所有实现方式均适用于图2，且均能达到相同或相似的有益效果，在此不再赘述。

S204，根据单应矩阵及被测点的像素坐标，计算被测点的像素坐标对应的空间坐标。

本发明实施例中，在得到单应矩阵后，也就是完成了测量系统的标定，那么，可以根据标定结果进行实际测量。即根据单应矩阵及被测点的像素坐标，计算被测点的像素坐标对应的空间坐标，更为具体的，

若单应矩阵为被测点的像素坐标为(u，v)，根据公式：

得到被测点的像素坐标对应的空间坐标(x，y)。

本发明实施例提供的测量系统的标定方法，获取标定块截面上的至少四个不共线顶点分别在预先构建的世界坐标系中的空间坐标；通过相机获取在激光器产生的线激光照射下标定块截面的轮廓图，确定至少四个不共线顶点在轮廓图所在图像坐标系中的像素坐标；根据空间坐标和像素坐标，确定线激光形成的光平面到轮廓图形成的像平面的单应矩阵。本发明实施例中，只需采集标定块截面上的一张图片即可得到单应矩阵，完成测量系统的标定，根据单应矩阵以及被测点的像素坐标，得到被测点的空间坐标，因此，本发明实施例的测量系统的标定方法简单、快捷。

参见图3，图3为本发明实施例的测量系统的标定方法的另一种流程图，包括以下步骤：

S301，若光平面与标定块截面平行，根据标定块在世界坐标系中的位置以及标定块的尺寸，获取标定块截面上的至少四个不共线顶点分别在预先构建的世界坐标系中的空间坐标。

本发明实施例中，由于标定块为具有已知结构信息且加工精度很高的物体。那么，在光平面与标定块截面平行时，空间坐标的获取方法将得到简化，也就是说，可以根据标定块在世界坐标系中的位置以及标定块的尺寸，获取标定块截面上的至少四个不共线顶点的空间坐标。具体的，在放置标定块时，将标定块截面与激光器产生的线激光形成的光平面尽可能地平行。

可选的，为了便于测量，可以将世界坐标系的一轴平行于线激光，一轴垂直于光平面和标定块截面，那么，根据标定块在世界坐标系中的位置以及标定块的尺寸，获取标定块截面上的至少四个不共线顶点分别在预先构建的世界坐标系中的空间坐标具体为：当世界坐标系中的一坐标轴垂直于标定块截面、世界坐标系中的一坐标轴平行于线激光，且标定块的任一顶点位于世界坐标系的原点时，至少四个不共线顶点中的每一个顶点的空间坐标为每一个顶点在标定块截面中对应的尺寸。

参见图4，图4为本发明实施例的相机和和激光器的侧视图和正视图。图4中世界坐标系中Y_w轴的坐标即表示标定块轮廓的高度或标定块距离激光器的距离(取决于世界坐标系原点的位置，若原点在标定块摆放的平面上则表示标定块高度，若原点在激光器发射端上则表示标定块与激光器的距离)，世界坐标系中X_w轴的坐标表示标定块轮廓的宽度。本发明实施例中的空间坐标是光平面上的坐标，因此，坐标(X_w，Y_w)即为空间坐标。因此，在已构建的世界坐标系中，可以确定标定块上的至少四个不共线顶点在世界坐标系中的空间坐标。

举例而言，图5为本发明实施例的在线激光照射下的标定块的结构图，当然，标定块的结构可以有很多种，图5中的标定块仅仅为其中的一种。将世界坐标系的X_w轴和Y_w轴所在平面设置在标定块截面上，如图6所示，图6为本发明实施例的标定块在世界坐标系中的坐标示意图，其中，Z_w轴垂直于X_w轴和Y_w轴所在平面，在图6中并未示出，Y_w轴平行于线激光。本发明实施例中的空间坐标为(X_w，Y_w)，可以根据标定块的尺寸得到X_w轴和Y_w轴的坐标，因此，可以方便地根据标定块的尺寸得到至少四个不共线顶点在世界坐标系中的空间坐标。

S302，通过相机获取在激光器产生的线激光照射下标定块截面的轮廓图，确定标定块截面上的至少四个不共线顶点在轮廓图所在图像坐标系中的像素坐标。

具体的，在将激光器产生的线激光照射到标定块上之后，可以通过相机获取线激光照射下的标定块截面的轮廓图，如图7所示，图7为本发明实施例的在线激光照射下的标定块截面示意图，上述至少四个不共线顶点可以为轮廓图中亮条的顶点。

S303，根据至少四个不共线顶点对应的空间坐标和像素坐标，确定线激光形成的光平面到轮廓图形成的像平面的单应矩阵。

由于S302、S303分别与图1实施例中的S101、S102相同，S101、S102的所有实现方式均适用于图3，且均能达到相同或相似的有益效果，在此不再赘述。

本发明实施例提供的测量系统的标定方法，在光平面与标定块截面平行时，根据标定块在世界坐标系中的位置以及标定块的尺寸，获取标定块截面上的至少四个不共线顶点分别在预先构建的世界坐标系中的空间坐标；通过相机获取在激光器产生的线激光照射下标定块截面的轮廓图，确定至少四个不共线顶点在轮廓图所在图像坐标系中的像素坐标；根据空间坐标和像素坐标，确定线激光形成的光平面到轮廓图形成的像平面的单应矩阵。在得到单应矩阵之后，根据单应矩阵及被测点的像素坐标，计算被测点的像素坐标对应的空间坐标。本发明实施例中，只需采集标定块截面上的一张图片即可完成测量系统的标定，因此，本发明实施例的测量系统的标定方法简单、快捷，当相机和激光器的相对位置发生变化之后，可以很方便地进行重新标定。

本发明的一种实现方式中，上述图1、图2和图3实施例中，根据至少四个不共线顶点对应的空间坐标和像素坐标，确定线激光形成的光平面到轮廓图形成的像平面的单应矩阵，可以包括以下步骤：

第一步，根据各顶点的空间坐标和像素坐标，构建线性方程组。

具体的，如果空间坐标为：A′_i＝(x_i y_i 1)^T，像素坐标为：A_i＝(u_i v_i 1)^T，空间坐标和像素坐标之间满足以下公式：

A′_i＝λHA_i；

其中，i＝1、2、…、n，n≥4，λ为任意常数，H为单应矩阵。

如果H的第j行为h^jT，由于任意向量与该向量自身叉乘的结果为零向量，因此根据A′_i＝λHA_i，可以得到：

上式可得到关于H的三个线性方程，由于

因此，上述三个线性方程中仅有两个是线性无关的，则

若有n对空间坐标和像素坐标的对应关系，并且n≥4，那么，可构造如下线性方程组：

第二步，通过对线性方程组进行奇异值分解，得到单应矩阵。

通过对上述线性方程组进行奇异值分解可以求得单应矩阵的最小二乘解。奇异值分解是线性代数中一种重要的矩阵分解，奇异值分解的具体过程为：

假设M是一个m×n阶矩阵，存在一个分解使得M＝UDV^*，其中，矩阵U是m×m阶酉矩阵；矩阵D是半正定m×n阶对角矩阵，该矩阵D除对角线元素之外其他元素都是0，对角线元素称为奇异值；而矩阵V*，即V的共轭转置矩阵，是n×n阶酉矩阵，这样的分解就称作M的奇异值分解。酉矩阵满足以下条件：S^*S＝SS^*＝E_l，S^*为S的共轭转置矩阵，E_l为l阶单位矩阵。

本发明实施例中，若对M进行分解后得到矩阵U、矩阵D和矩阵V^*。矩阵D的对角线元素为奇异值，确定奇异值中的最小值，那么，该最小值对应的矩阵V^*中的奇异向量即为单应矩阵的最小二乘解。

本发明实施例的测量系统的标定方法中，通过利用任意向量与该任意向量自身的叉乘结果为零向量这一原理，将各顶点的空间坐标和像素坐标构建为线性方程组，并对线性方程组进行奇异值分解，从而得到单应矩阵，即完成测量系统的标定。

相应于上述方法实施例，本发明实施例还提供了一种测量系统的标定装置，测量系统包括激光器和相机，参见图8，图8为本发明实施例的测量系统的标定装置的结构图，包括：

像素坐标确定模块801，用于通过相机获取在激光器产生的线激光照射下标定块截面的轮廓图，确定标定块截面上的至少四个不共线顶点在轮廓图所在图像坐标系中的像素坐标；

单应矩阵确定模块802，用于根据至少四个不共线顶点对应的空间坐标和像素坐标，确定线激光形成的光平面到轮廓图形成的像平面的单应矩阵。

本发明实施例提供的测量系统的标定装置，通过相机获取在激光器产生的线激光照射下标定块截面的轮廓图，确定标定块截面上的至少四个不共线顶点在轮廓图所在图像坐标系中的像素坐标；根据至少四个不共线顶点对应的空间坐标和像素坐标，确定线激光形成的光平面到轮廓图形成的像平面的单应矩阵。本发明实施例只需采集标定块截面上的一张图片即可得到单应矩阵，从而完成测量系统的标定，因此，本发明实施例可简单、快捷地对测量系统进行标定。

需要说明的是，本发明实施例的装置是应用上述测量系统的标定方法的装置，则上述测量系统的标定方法的所有实施例均适用于该装置，且均能达到相同或相似的有益效果。

可选的，本发明实施例的测量系统的标定装置，还包括：

空间坐标测量模块，用于根据单应矩阵及被测点的像素坐标，计算被测点的像素坐标对应的空间坐标。

可选的，本发明实施例的测量系统的标定装置，还包括：

空间坐标获取模块，用于获取标定块截面上的至少四个不共线顶点分别在预先构建的世界坐标系中的空间坐标。

可选的，本发明实施例的测量系统的标定装置中，光平面与标定块截面平行；

空间坐标获取模块具体用于，根据标定块在预先构建的世界坐标系中的位置以及标定块的尺寸，获取标定块截面上的至少四个不共线顶点分别在世界坐标系中的空间坐标。

可选的，本发明实施例的测量系统的标定装置中，空间坐标获取模块具体用于，当世界坐标系中的一坐标轴垂直于标定块截面、世界坐标系中的一坐标轴平行于线激光，且标定块的任一顶点位于世界坐标系的原点时，标定块截面上的至少四个不共线顶点中的每一个顶点的空间坐标为每一个顶点在标定块截面中对应的尺寸。

可选的，本发明实施例的测量系统的标定装置中，单应矩阵确定模块具体用于，根据各顶点的空间坐标和像素坐标，构建线性方程组；通过对线性方程组进行奇异值分解，得到单应矩阵。

可选的，本发明实施例的测量系统的标定装置中，单应矩阵确定模块具体用于，如果空间坐标为：A′_i＝(x_i y_i 1)^T，像素坐标为：A_i＝(u_i v_i 1)^T，H为单应矩阵，i＝1、2、…、n，n为不共线顶点的个数，且n≥4，则构建的线性方程组为：

可选的，本发明实施例的测量系统的标定装置中，标定块的形状包括：阶梯形、正方形。

本发明实施例还提供了一种电子设备，包括：处理器和机器可读存储介质，机器可读存储介质存储有能够被处理器执行的机器可执行指令，处理器执行机器可执行指令时，实现上述测量系统的标定方法步骤，上述测量系统的标定方法可以是图1实施例、图2实施例和图3实施例中的测量系统的标定方法。

需要说明的是，上述机器可读存储介质可以包括：RAM(Random Access Memory，随机存取存储器)，也可以包括非易失性存储器(non-volatile memory)，例如至少一个磁盘存储器。可选的，机器可读存储介质还可以是至少一个位于远离前述处理器的存储装置。

上述处理器可以是通用处理器，包括：CPU(Central Processing Unit，中央处理器)、NP(Network Processor，网络处理器)等；还可以是DSP(Digital Signal Processing，数字信号处理器)、ASIC(Application Specific Integrated Circuit，专用集成电路)、FPGA(Field-Programmable Gate Array，现场可编程门阵列)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。

由以上可见，本发明实施例的电子设备中，处理器通过执行存储器上所存放的程序，从而通过相机获取在激光器产生的线激光照射下标定块截面的轮廓图，确定标定块截面上的至少四个不共线顶点在轮廓图所在图像坐标系中的像素坐标；根据至少四个不共线顶点对应的空间坐标和像素坐标，确定线激光形成的光平面到轮廓图形成的像平面的单应矩阵。本发明实施例中，只需采集标定块截面上的一张图片即可得到单应矩阵，从而完成测量系统的标定，因此，本发明实施例可简单、快捷地对测量系统进行标定。

本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质内存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时，实现上述测量系统的标定方法步骤，上述测量系统的标定方法可以是图1实施例、图2和图3实施例中的测量系统的标定方法。

由以上可见，本发明实施例的计算机可读存储介质内存储的计算机程序被处理器执行时，从而通过相机获取在激光器产生的线激光照射下标定块截面的轮廓图，确定标定块截面上的至少四个不共线顶点在轮廓图所在图像坐标系中的像素坐标；根据至少四个不共线顶点对应的空间坐标和像素坐标，确定线激光形成的光平面到轮廓图形成的像平面的单应矩阵。本发明实施例中，只需采集标定块截面上的一张图片即可得到单应矩阵，从而完成测量系统的标定，因此，本发明实施例可简单、快捷地对测量系统进行标定。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

本说明书中的各个实施例均采用相关的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于测量系统的标定装置、电子设备及可读存储介质实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。

Claims (18)

1.一种测量系统的标定方法，其特征在于，所述测量系统包括激光器和相机，所述方法包括：

通过所述相机获取在所述激光器产生的线激光照射下标定块截面的轮廓图，确定所述标定块截面上的至少四个不共线顶点在所述轮廓图所在图像坐标系中的像素坐标；

根据所述至少四个不共线顶点对应的空间坐标和所述像素坐标，确定所述线激光形成的光平面到所述轮廓图形成的像平面的单应矩阵。

2.根据权利要求1所述的测量系统的标定方法，其特征在于，在所述根据所述至少四个不共线顶点对应的空间坐标和所述像素坐标，确定所述线激光形成的光平面到所述轮廓图形成的像平面的单应矩阵之后，所述方法还包括：

根据所述单应矩阵及被测点的像素坐标，计算所述被测点的像素坐标对应的空间坐标。

3.根据权利要求1所述的测量系统的标定方法，其特征在于，在所述根据所述至少四个不共线顶点对应的空间坐标和所述像素坐标，确定所述线激光形成的光平面到所述轮廓图形成的像平面的单应矩阵之前，所述方法还包括：

获取所述标定块截面上的至少四个不共线顶点分别在预先构建的世界坐标系中的空间坐标。

4.根据权利要求3所述的测量系统的标定方法，其特征在于，所述光平面与所述标定块截面平行；

所述获取所述标定块截面上的至少四个不共线顶点分别在预先构建的世界坐标系中的空间坐标，包括：

根据标定块在预先构建的世界坐标系中的位置以及所述标定块的尺寸，获取所述标定块截面上的至少四个不共线顶点分别在所述世界坐标系中的空间坐标。

5.根据权利要求4所述的测量系统的标定方法，其特征在于，所述根据标定块在预先构建的世界坐标系中的位置以及所述标定块的尺寸，获取所述标定块截面上的至少四个不共线顶点分别在所述世界坐标系中的空间坐标，包括：

当世界坐标系中的一坐标轴垂直于标定块截面、所述世界坐标系中的一坐标轴平行于线激光，且标定块的任一顶点位于所述世界坐标系的原点时，标定块截面上的至少四个不共线顶点中的每一个顶点的空间坐标为所述每一个顶点在所述标定块截面中对应的尺寸。

6.根据权利要求1所述的测量系统的标定方法，其特征在于，所述根据所述至少四个不共线顶点对应的空间坐标和所述像素坐标，确定所述线激光形成的光平面到所述轮廓图形成的像平面的单应矩阵，包括：

根据各顶点的空间坐标和像素坐标，构建线性方程组；

通过对所述线性方程组进行奇异值分解，得到单应矩阵。

7.根据权利要求6所述的测量系统的标定方法，其特征在于，所述根据各顶点的空间坐标和像素坐标，构建线性方程组，包括：

如果空间坐标为：A′_i＝(x_i y_i 1)^T，像素坐标为：A_i＝(u_i v_i 1)^T，H为单应矩阵，n为不共线顶点的个数，且n≥4，则构建的线性方程组为：

8.根据权利要求1～7任一所述的测量系统的标定方法，其特征在于，所述标定块的形状包括：阶梯形、正方形。

9.一种测量系统的标定装置，其特征在于，所述测量系统包括激光器和相机，所述装置包括：

像素坐标确定模块，用于通过所述相机获取在所述激光器产生的线激光照射下所述标定块截面的轮廓图，确定所述标定块截面上的至少四个不共线顶点在所述轮廓图所在图像坐标系中的像素坐标；

单应矩阵确定模块，用于根据所述至少四个不共线顶点对应的空间坐标和所述像素坐标，确定所述线激光形成的光平面到所述轮廓图形成的像平面的单应矩阵。

10.根据权利要求9所述的测量系统的标定装置，其特征在于，所述装置还包括：

空间坐标测量模块，用于根据所述单应矩阵及被测点的像素坐标，计算所述被测点的像素坐标对应的空间坐标。

11.根据权利要求9所述的测量系统的标定装置，其特征在于，所述装置还包括：

空间坐标获取模块，用于获取所述标定块截面上的至少四个不共线顶点分别在预先构建的世界坐标系中的空间坐标。

12.根据权利要求11所述的测量系统的标定装置，其特征在于，所述光平面与所述标定块截面平行；

所述空间坐标获取模块具体用于，根据标定块在预先构建的世界坐标系中的位置以及所述标定块的尺寸，获取所述标定块截面上的至少四个不共线顶点分别在所述世界坐标系中的空间坐标。

13.根据权利要求12所述的测量系统的标定装置，其特征在于，所述空间坐标获取模块具体用于，当世界坐标系中的一坐标轴垂直于标定块截面、所述世界坐标系中的一坐标轴平行于线激光，且标定块的任一顶点位于所述世界坐标系的原点时，标定块截面上的至少四个不共线顶点中的每一个顶点的空间坐标为所述每一个顶点在所述标定块截面中对应的尺寸。

14.根据权利要求9所述的测量系统的标定装置，其特征在于，所述单应矩阵确定模块具体用于，根据各顶点的空间坐标和像素坐标，构建线性方程组；通过对所述线性方程组进行奇异值分解，得到单应矩阵。

15.根据权利要求14所述的测量系统的标定装置，其特征在于，所述单应矩阵确定模块具体用于，

如果空间坐标为：A′_i＝(x_i y_i 1)^T，像素坐标为：A_i＝(u_i v_i 1)^T，H为单应矩阵，n为不共线顶点的个数，且n≥4，则构建的线性方程组为：

16.根据权利要求9～15任一所述的测量系统的标定装置，其特征在于，所述标定块的形状包括：阶梯形、正方形。

17.一种电子设备，其特征在于，包括：处理器和机器可读存储介质，所述机器可读存储介质存储有能够被所述处理器执行的机器可执行指令，所述处理器执行所述机器可执行指令时，实现权利要求1～8任一所述的测量系统的标定方法。

18.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质内存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1～8任一所述的测量系统的标定方法。