CN111476846B - 一种多3d相机标定系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多3D相机标定系统及方法，该系统包括加工有已知位置关系的通孔的标定治具、三台3D相机、两块安装固定板、两个运动扫描模块和一个归一化坐标系，已知位置关系的通孔中含有一个指定通孔；该方法为利用三台3D相机获得标定治具左右两侧的3D图像，将3D图像进行平面拟合获得平面Plane，在3D图像中计算出指定通孔的位置信息，获得3D图像坐标系转换到平面Plane坐标系的转换矩阵，计算3D图像的图像坐标系转换到归一化坐标系的转换矩阵，并将3D图像转换到统一的归一化坐标系中。本发明具有灵活性大，标定精度高的特点，可以确保多个3D相机拼接技术在复杂、高精度的多3D相机应用中能获得准确的检测结果。

Description

一种多3D相机标定系统及方法

技术领域

本发明属于相机标定技术领域，具体涉及一种多3D相机标定系统及方法。

背景技术

高精度3D相机分为激光扫描和结构光定点拍照这两种方式，常应用于三维高精度测量及三维定位引导。多个3D相机的拼接技术是指检测系统由多个3D相机组成，且系统需要对该多个3D相机的图像数据进行坐标系归一、拼接，方能实现检测功能的技术。多个3D相机的拼接技术普遍应用于高精度且视野较大的测量，以及目标产品厚度的测量等应用场景。对于多个3D相机的应用场景，可以分为以下三类：

1、多个3D相机并排安装；

2、两个3D相机正对安装；

3、多个3D相机并排和正对混合安装。

多3D相机高精度标定方法是多个3D相机拼接技术的关键和基础。目前采用结构光定点拍照方式的多3D相机仅能通过机械方式进行标定。而目前采用激光扫描方式的多3D相机通常的标定方法是，多个3D相机在静止状态下，射出激光线到同一平面上，通过计算出多条激光线的差异，进行补偿校正，但该标定方法仅能对三维空间的6个自由度中的两个进行标定，且仅在静止出光的位置可行，精度低，局限性大，无法应用于复杂、高精度的应用场景。

发明内容

针对上述现有技术存在的不足，本发明旨在提供一种多3D相机标定系统及方法，可保证标定精度，以确保多个3D相机拼接技术在复杂、高精度的应用场景中能获得准确的检测结果。

为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现：

一种多3D相机标定系统，包括以下组件和坐标系：

标定治具，用于同时给多个3D相机拍摄3D图像；

1号3D相机、2号3D相机和3号3D相机，用于分别给所述标定治具拍摄3D图像；

第一安装固定板，用于对所述1号3D相机和所述2号3D相机起支撑固定作用；

第一运动扫描模块，用于承载并带动所述1号3D相机和所述2号3D相机沿所述标定治具的长度方向运动，且在运动过程中反馈编码器信号给所述1号3D相机和所述2号3D相机；

第二安装固定板，用于对所述3号3D相机起支撑固定作用；

第二运动扫描模块，用于承载并带动所述3号3D相机沿所述标定治具的长度方向运动，且在运动过程中反馈编码器信号给所述3号3D相机；

一系列已知位置关系的通孔，用于给左右两侧的3D相机拍摄，提供X、Y位置信息；且所述一系列已知位置关系的通孔中包含了一个左侧指定通孔和一个右侧指定通孔；

归一化坐标系，作为指示所述1号3D相机、所述2号3D相机和所述3号3D相机最终归一后的坐标系；

其中，所述标定治具同时满足左右两个侧面平行度足够高、左右两个侧面平面度足够高、宽度已知的条件，所述标定治具的左右两个侧面上分别加工有一组所述一系列已知位置关系的通孔，且两组所述一系列已知位置关系的通孔的位置左右对称，在所述标定治具上呈左右贯穿状态；所述左侧指定通孔为位于左侧的该组所述一系列已知位置关系的通孔中的一个通孔，所述右侧指定通孔为位于右侧的该组所述一系列已知位置关系的通孔中的一个通孔，且所述左侧指定通孔与所述右侧指定通孔的位置左右对称，在所述标定治具上亦呈左右贯穿状态；

所述第一运动扫描模块设置在所述标定治具的左侧，所述1号3D相机和所述2号3D相机通过所述第一安装固定板固定在所述第一运动扫描模块上，所述1号3D相机和所述2号3D相机通过所述第一运动扫描模块的承载实现沿所述标定治具长度方向的运动，所述的标定治具位于所述1号3D相机和所述2号3D相机的拍摄视域内，且所述第一运动扫描模块分别与所述1号3D相机和所述2号3D相机信号连接；

所述第二运动扫描模块设置在所述标定治具的右侧，所述3号3D相机通过所述第二安装固定板固定在第二运动扫描模块上，所述3号3D相机通过所述第二运动扫描模块的承载实现沿所述标定治具长度方向的运动，所述标定治具位于所述3号3D相机的拍摄视域内，且所述第二运动扫描模块与所述3号3D相机信号连接；

所述1号3D相机和所述2号3D相机呈上下平行关系，即为两个3D相机并排安装方式，所述2号3D相机和所述3号3D相机呈左右相对关系，即两个3D相机正对安装方式，所述1号3D相机、所述2号3D相机和所述3号3D相机的安装关系为多个3D相机并排和正对混合安装方式。

进一步的，所述1号3D相机、所述2号3D相机和所述3号3D相机均可为激光扫描式3D相机或结构光定点拍照式3D相机中的任意一种。

进一步的，所述1号3D相机与所述2号3D相机为上下平行关系，且所述1号3D相机位于所述2号3D相机的上方，所述3号3D相机与所述2号3D相机的位置等高，且呈左右相对关系。

进一步的，每组所述一系列已知位置关系的通孔均由前中后分开排列的四列通孔组成，其中第一列包含四个通孔，位于所述标定治具左右两个侧面的前部，第二列包含四个通孔，位于所述标定治具左右两个侧面的后部，第三列和第四列均包含四个通孔，均位于所述标定治具左右两个侧面的中部。

一种多3D相机标定方法，包括以下步骤：

步骤1）将标定治具（8）放置于1号3D相机、2号3D相机和3号3D相机的拍摄视域内，且确保固定不动；

步骤2）第一运动扫描模块承载所述1号3D相机和所述2号3D相机对所述标定治具进行扫描，所述1号3D相机与所述2号3D相机分别拍摄获得所述标定治具的3D图像Image1和Image2，其中，所述Image1和所述Image2内均含有所述标定治具左侧的所述一系列已知位置关系的通孔中的所述左侧指定通孔及全部左侧非指定通孔；

步骤3）第二运动扫描模块承载所述3号3D相机对所述标定治具进行扫描，所述3号3D相机拍摄获得所述标定治具的3D图像Image3，所述Image3内含有所述标定治具右侧面的所述一系列已知位置关系的通孔中的所述右侧指定通孔及全部右侧非指定通孔；

步骤4）在所述Image1中，对所述标定治具的平面进行平面拟合，得到平面Plane1，在所述Image2中，对所述标定治具的平面进行平面拟合，得到平面Plane2，在所述Image3中，对所述标定治具的平面进行平面拟合，得到平面Plane3；

步骤5）在所述Image1中，抓取视野中任意一个左侧非指定通孔，求取该个左侧非指定通孔的坐标（x1，y1），然后根据所述一系列已知位置关系的通孔中各个通孔的位置关系以及归一化坐标系定义，获得该个左侧非指定通孔与所述左侧指定通孔的距离（Δx1，Δy1 ），从而获得所述左侧指定通孔在所述Image1中的坐标（X1，Y1）：

X1 = x1 +Δx1

Y1 = y1 +Δy1；

在所述Image2中，抓取视野中任意一个左侧非指定通孔，求取该个左侧非指定通孔的坐标（x2，y2），然后根据所述一系列已知位置关系的通孔中各个通孔的位置关系以及归一化坐标系定义，获得该个左侧非指定通孔与所述左侧指定通孔的距离（Δx2，Δy2 ），从而获得所述左侧指定通孔在所述Image2中的坐标（X2，Y2）：

X2 = x2 +Δx2

Y2 = y2 +Δy2；

在所述Image3中，抓取视野中任意一个右侧非指定通孔，求取该个右侧非指定通孔的坐标（x3，y3），然后根据所述一系列已知位置关系的通孔中各个通孔的位置关系以及归一化坐标系定义，获得该个右侧非指定通孔与所述右侧指定通孔的距离（Δx3，Δy3 ），从而获得所述右侧指定通孔在所述Image3中的坐标（X3，Y3）：

X3 = x3 + Δx3

Y3 = y3 + Δy3；

步骤6）已知所述Image1的图像坐标系、所述平面Plane1、所述坐标（X1，Y1），即可通过开源算法Opecv获得所述Image1坐标系转换到所述平面Plane1坐标系的转换矩阵m1（X1，Y1，Z1，α1，β1，θ1），其中Z1为高度位置坐标，α1，β1，θ1分别为绕X轴、Y轴、Z轴旋转的角度，由所述平面Plane1决定；

已知所述Image2的图像坐标系、所述平面Plane2、所述坐标（X2，Y2），即可通过开源算法Opecv获得所述Image2坐标系转换到所述平面Plane2坐标系的转换矩阵m2（X2，Y2，Z2，α2，β2，θ2），其中Z2为高度位置坐标，α2，β2，θ2分别为绕X轴、Y轴、Z轴旋转的角度，由所述平面Plane2决定；

已知所述Image3的图像坐标系、所述平面Plane3、所述坐标（X3，Y3），即可通过开源算法Opecv获得所述Image3坐标系转换到所述平面Plane3坐标系的转换矩阵m3（X3，Y3，Z3，α3，β3，θ3），其中Z3为高度位置坐标，α3，β3，θ3分别为绕X轴、Y轴、Z轴旋转的角度，由所述平面Plane3决定；

步骤7）已知所述平面Plane1与所述平面Plane2平行，且所述标定治具的宽度为W；分别通过开源算法Opecv获得计算获得所述Image1、所述Image2和所述Image3的图像坐标系转换到归一化坐标系的转换矩阵：

Image1：M1（X1，Y1，Z1，α1，β1，θ1）；

Image2：M2（X2，Y2，Z2，α2，β2，θ2）；

Image3：M3（X3，Y3，Z3-W，α3，β3，-θ3）；

如上，即可将所述1号3D相机、所述2号3D相机和所述3号3D相机获得的图像，分别通过转换矩阵M1，M2，M3转换到统一的归一化坐标系中。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明的多3D相机标定系统及方法能够标定三维空间中的6个自由度，消除3D相机的安装误差，消除承载3D相机的运动轴在运动过程中造成的误差，因此能够保证标定精度，具有灵活性大，标定精度高的特点，可以确保多个3D相机拼接技术在复杂、高精度的多3D相机应用中能获得准确的检测结果。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明。本发明的具体实施方式由以下实施例及其附图详细给出。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明多3D相机标定系统的结构示意图。

具体实施方式

下面将参考附图并结合实施例，来详细说明本发明。

参见图1所示，一种多3D相机标定系统，包括以下组件和坐标系：

标定治具8，用于同时给多个3D相机拍摄3D图像；

1号3D相机1、2号3D相机2和3号3D相机5，用于分别给所述标定治具8拍摄3D图像；

第一安装固定板3，用于对所述1号3D相机1和所述2号3D相机2起支撑固定作用；

第一运动扫描模块4，用于承载并带动所述1号3D相机1和所述2号3D相机2沿所述标定治具8的长度方向运动，且在运动过程中反馈编码器信号给所述1号3D相机1和所述2号3D相机2；

第二安装固定板6，用于对所述3号3D相机5起支撑固定作用；

第二运动扫描模块7，用于承载并带动所述3号3D相机5沿所述标定治具8的长度方向运动，且在运动过程中反馈编码器信号给所述3号3D相机5；

一系列已知位置关系的通孔9，用于给左右两侧的3D相机拍摄，提供X、Y位置信息；且所述一系列已知位置关系的通孔9中包含了一个左侧指定通孔10和一个右侧指定通孔11；

归一化坐标系，作为指示所述1号3D相机1、所述2号3D相机2和所述3号3D相机5最终归一后的坐标系；

其中，所述标定治具8同时满足左右两个侧面平行度足够高、左右两个侧面平面度足够高、宽度已知的条件，所述标定治具8的左右两个侧面上分别加工有一组所述一系列已知位置关系的通孔9，且两组所述一系列已知位置关系的通孔9的位置左右对称，在所述标定治具8上呈左右贯穿状态；所述左侧指定通孔10为位于左侧的该组所述一系列已知位置关系的通孔9中的一个通孔，所述右侧指定通孔11为位于右侧的该组所述一系列已知位置关系的通孔9中的一个通孔，且所述左侧指定通孔10与所述右侧指定通孔11的位置左右对称，在所述标定治具8上亦呈左右贯穿状态；

所述第一运动扫描模块4设置在所述标定治具8的左侧，所述1号3D相机1和所述2号3D相机2通过所述第一安装固定板3固定在所述第一运动扫描模块4上，所述1号3D相机1和所述2号3D相机2通过所述第一运动扫描模块4的承载实现沿所述标定治具8长度方向的运动，所述的标定治具8位于所述1号3D相机1和所述2号3D相机2的拍摄视域内，且所述第一运动扫描模块4分别与所述1号3D相机1和所述2号3D相机2信号连接；

所述第二运动扫描模块7设置在所述标定治具8的右侧，所述3号3D相机5通过所述第二安装固定板6固定在第二运动扫描模块7上，所述3号3D相机5通过所述第二运动扫描模块7的承载实现沿所述标定治具8长度方向的运动，所述标定治具8位于所述3号3D相机5的拍摄视域内，且所述第二运动扫描模块7与所述3号3D相机5信号连接；

所述1号3D相机1和所述2号3D相机2呈上下平行关系，即为两个3D相机并排安装方式，所述2号3D相机2和所述3号3D相机5呈左右相对关系，即两个3D相机正对安装方式，所述1号3D相机1、所述2号3D相机2和所述3号3D相机5的安装关系为多个3D相机并排和正对混合安装方式。

进一步的，所述1号3D相机1、所述2号3D相机2和所述3号3D相机5均可为激光扫描式3D相机或结构光定点拍照式3D相机中的任意一种。

进一步的，所述1号3D相机1与所述2号3D相机2为上下平行关系，且所述1号3D相机1位于所述2号3D相机2的上方，所述3号3D相机与所述2号3D相机2的位置等高，且呈左右相对关系。

进一步的，每组所述一系列已知位置关系的通孔9均由前中后分开排列的四列通孔组成，其中第一列包含四个通孔，位于所述标定治具8左右两个侧面的前部，第二列包含四个通孔，位于所述标定治具8左右两个侧面的后部，第三列和第四列均包含四个通孔，均位于所述标定治具8左右两个侧面的中部。

一种多3D相机标定方法，包括以下步骤：

步骤1）将标定治具8放置于1号3D相机1、2号3D相机2和3号3D相机5的拍摄视域内，且确保固定不动；

步骤2）第一运动扫描模块4承载所述1号3D相机1和所述2号3D相机2对所述标定治具8进行扫描，所述1号3D相机1与所述2号3D相机2分别拍摄获得所述标定治具8的3D图像Image1和Image2，其中，所述Image1和所述Image2内均含有所述标定治具8左侧的所述一系列已知位置关系的通孔9中的所述左侧指定通孔10及全部左侧非指定通孔；

步骤3）第二运动扫描模块7承载所述3号3D相机5对所述标定治具8进行扫描，所述3号3D相机5拍摄获得所述标定治具8的3D图像Image3，所述Image3内含有所述标定治具8右侧面的所述一系列已知位置关系的通孔9中的所述右侧指定通孔11及全部右侧非指定通孔；

步骤4）在所述Image1中，对所述标定治具8的平面进行平面拟合，得到平面Plane1，在所述Image2中，对所述标定治具8的平面进行平面拟合，得到平面Plane2，在所述Image3中，对所述标定治具8的平面进行平面拟合，得到平面Plane3；

步骤5）在所述Image1中，抓取视野中任意一个左侧非指定通孔，求取该个左侧非指定通孔的坐标（x1，y1），然后根据所述一系列已知位置关系的通孔9中各个通孔的位置关系以及归一化坐标系12定义，获得该个左侧非指定通孔与所述左侧指定通孔10的距离（Δx1，Δy1 ），从而获得所述左侧指定通孔10在所述Image1中的坐标（X1，Y1）：

X1 = x1 + Δx1

Y1 = y1 + Δy1；

在所述Image2中，抓取视野中任意一个左侧非指定通孔，求取该个左侧非指定通孔的坐标（x2，y2），然后根据所述一系列已知位置关系的通孔9中各个通孔的位置关系以及归一化坐标系12定义，获得该个左侧非指定通孔与所述左侧指定通孔10的距离（Δx2，Δy2 ），从而获得所述左侧指定通孔10在所述Image2中的坐标（X2，Y2）：

X2 = x2 + Δx2

Y2 = y2 + Δy2；

在所述Image3中，抓取视野中任意一个右侧非指定通孔，求取该个右侧非指定通孔的坐标（x3，y3），然后根据所述一系列已知位置关系的通孔9中各个通孔的位置关系以及归一化坐标系12定义，获得该个右侧非指定通孔与所述右侧指定通孔11的距离（Δx3，Δy3 ），从而获得所述右侧指定通孔11在所述Image3中的坐标（X3，Y3）：

X3 = x3 +Δx3

Y3 = y3 +Δy3；

步骤6）已知所述Image1的图像坐标系、所述平面Plane1、所述坐标（X1，Y1），即可通过开源算法Opecv获得所述Image1坐标系转换到所述平面Plane1坐标系的转换矩阵m1（X1，Y1，Z1，α1，β1，θ1），其中Z1为高度位置坐标，α1，β1，θ1分别为绕X轴、Y轴、Z轴旋转的角度，由所述平面Plane1决定；

已知所述Image2的图像坐标系、所述平面Plane2、所述坐标（X2，Y2），即可通过开源算法Opecv获得所述Image2坐标系转换到所述平面Plane2坐标系的转换矩阵m2（X2，Y2，Z2，α2，β2，θ2），其中Z2为高度位置坐标，α2，β2，θ2分别为绕X轴、Y轴、Z轴旋转的角度，由所述平面Plane2决定；

已知所述Image3的图像坐标系、所述平面Plane3、所述坐标（X3，Y3），即可通过开源算法Opecv获得所述Image3坐标系转换到所述平面Plane3坐标系的转换矩阵m3（X3，Y3，Z3，α3，β3，θ3），其中Z3为高度位置坐标，α3，β3，θ3分别为绕X轴、Y轴、Z轴旋转的角度，由所述平面Plane3决定；

步骤7）已知所述平面Plane1与所述平面Plane2平行，且所述标定治具8的宽度为W；分别计算获得所述Image1、所述Image2和所述Image3的图像坐标系转换到归一化坐标系的转换矩阵：

Image1：M1（X1，Y1，Z1，α1，β1，θ1）；

Image2：M2（X2，Y2，Z2，α2，β2，θ2）；

Image3：M3（X3，Y3，Z3-W，α3，β3，-θ3）；

如上，即可将所述1号3D相机1、所述2号3D相机2和所述3号3D相机5获得的图像，分别通过开源算法Opecv获得通过转换矩阵M1，M2，M3转换到统一的归一化坐标系12中。

上述实施例只是为了说明本发明的技术构思及特点，其目的是在于让本领域内的普通技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡是根据本发明内容的实质所作出的等效的变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (5)

1.一种多3D相机标定系统，其特征在于，包括以下组件和坐标系：

标定治具（8），用于同时给多个3D相机拍摄3D图像；

1号3D相机（1）、2号3D相机（2）和3号3D相机（5），用于分别给所述标定治具（8）拍摄3D图像；

第一安装固定板（3），用于对所述1号3D相机（1）和所述2号3D相机（2）起支撑固定作用；

第一运动扫描模块（4），用于承载并带动所述1号3D相机（1）和所述2号3D相机（2）沿所述标定治具（8）的长度方向运动，且在运动过程中反馈编码器信号给所述1号3D相机（1）和所述2号3D相机（2）；

第二安装固定板（6），用于对所述3号3D相机（5）起支撑固定作用；

第二运动扫描模块（7），用于承载并带动所述3号3D相机（5）沿所述标定治具（8）的长度方向运动，且在运动过程中反馈编码器信号给所述3号3D相机（5）；

一系列已知位置关系的通孔（9），用于给左右两侧的3D相机拍摄，提供X、Y位置信息；且在所述一系列已知位置关系的通孔（9）中包含了一个左侧指定通孔（10）和一个右侧指定通孔（11）；

归一化坐标系，作为指示所述1号3D相机（1）、所述2号3D相机（2）和所述3号3D相机（5）最终归一后的坐标系；

其中，所述标定治具（8）的左右两个侧面上分别加工有一组所述一系列已知位置关系的通孔（9），且两组所述一系列已知位置关系的通孔（9）的位置左右对称，在所述标定治具（8）上呈左右贯穿状态；所述左侧指定通孔（10）为位于左侧的该组所述一系列已知位置关系的通孔（9）中的一个通孔，所述右侧指定通孔（11）为位于右侧的该组所述一系列已知位置关系的通孔（9）中的一个通孔，且所述左侧指定通孔（10）与所述右侧指定通孔（11）的位置左右对称，在所述标定治具（8）上亦呈左右贯穿状态；

所述第一运动扫描模块（4）设置在所述标定治具（8）的左侧，所述1号3D相机（1）和所述2号3D相机（2）通过所述第一安装固定板（3）固定在所述第一运动扫描模块（4）上，所述1号3D相机（1）和所述2号3D相机（2）通过所述第一运动扫描模块（4）的承载实现沿所述标定治具（8）长度方向的运动，所述的标定治具（8）位于所述1号3D相机（1）和所述2号3D相机（2）的拍摄视域内，且所述第一运动扫描模块（4）分别与所述1号3D相机（1）和所述2号3D相机（2）信号连接；

所述第二运动扫描模块（7）设置在所述标定治具（8）的右侧，所述3号3D相机（5）通过所述第二安装固定板（6）固定在第二运动扫描模块（7）上，所述3号3D相机（5）通过所述第二运动扫描模块（7）的承载实现沿所述标定治具（8）长度方向的运动，所述标定治具（8）位于所述3号3D相机（5）的拍摄视域内，且所述第二运动扫描模块（7）与所述3号3D相机（5）信号连接；

所述1号3D相机（1）和所述2号3D相机（2）呈上下平行关系，即为两个3D相机并排安装方式，所述2号3D相机（2）和所述3号3D相机（5）呈左右相对关系，即两个3D相机正对安装方式，所述1号3D相机（1）、所述2号3D相机（2）和所述3号3D相机（5）的安装关系为多个3D相机并排和正对混合安装方式。

2.根据权利要求1所述的多3D相机标定系统，其特征在于：所述1号3D相机（1）、所述2号3D相机（2）和所述3号3D相机（5）均为激光扫描式3D相机或结构光定点拍照式3D相机中的任意一种。

3.根据权利要求1所述的多3D相机标定系统，其特征在于：所述1号3D相机（1）与所述2号3D相机（2）为上下平行关系，且所述1号3D相机（1）位于所述2号3D相机（2）的上方，所述3号3D相机与所述2号3D相机（2）的位置等高，且呈左右相对关系。

4.根据权利要求1所述的多3D相机标定系统，其特征在于：每组所述一系列已知位置关系的通孔（9）均由前中后分开排列的四列通孔组成，其中第一列包含四个通孔，位于所述标定治具（8）左右两个侧面的前部，第二列包含四个通孔，位于所述标定治具（8）左右两个侧面的后部，第三列和第四列均包含四个通孔，均位于所述标定治具（8）左右两个侧面的中部。

5.一种如权利要求1-4中任意一项所述的多3D相机标定系统的多3D相机标定方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1）将标定治具（8）放置于1号3D相机（1）、2号3D相机（2）和3号3D相机（5）的拍摄视域内，且确保固定不动；

步骤2）第一运动扫描模块（4）承载所述1号3D相机（1）和所述2号3D相机（2）对所述标定治具（8）进行扫描，所述1号3D相机（1）与所述2号3D相机（2）分别拍摄获得所述标定治具（8）的3D图像Image1和Image2，其中，所述Image1和所述Image2内均含有所述标定治具（8）左侧的所述一系列已知位置关系的通孔（9）中的所述左侧指定通孔（10）及全部左侧非指定通孔；

步骤3）第二运动扫描模块（7）承载所述3号3D相机（5）对所述标定治具（8）进行扫描，所述3号3D相机（5）拍摄获得所述标定治具（8）的3D图像Image3，所述Image3内含有所述标定治具（8）右侧面的所述一系列已知位置关系的通孔（9）中的所述右侧指定通孔（11）及全部右侧非指定通孔；

步骤4）在所述Image1中，对所述标定治具（8）的平面进行平面拟合，得到平面Plane1，在所述Image2中，对所述标定治具（8）的平面进行平面拟合，得到平面Plane2，在所述Image3中，对所述标定治具（8）的平面进行平面拟合，得到平面Plane3；

步骤5）在所述Image1中，抓取视野中任意一个左侧非指定通孔，求取该个左侧非指定通孔的坐标（x1，y1），然后根据所述一系列已知位置关系的通孔（9）中各个通孔的位置关系以及归一化坐标系（12）定义，获得该个左侧非指定通孔与所述左侧指定通孔（10）的距离（Δx1，Δy1 ），从而获得所述左侧指定通孔（10）在所述Image1中的坐标（X1，Y1）：

X1 = x1 + Δx1

Y1 = y1 + Δy1；

在所述Image2中，抓取视野中任意一个左侧非指定通孔，求取该个左侧非指定通孔的坐标（x2，y2），然后根据所述一系列已知位置关系的通孔（9）中各个通孔的位置关系以及归一化坐标系（12）定义，获得该个左侧非指定通孔与所述左侧指定通孔（10）的距离（Δx2，Δy2 ），从而获得所述左侧指定通孔（10）在所述Image2中的坐标（X2，Y2）：

X2 = x2 +Δx2

Y2 = y2 +Δy2；

在所述Image3中，抓取视野中任意一个右侧非指定通孔，求取该个右侧非指定通孔的坐标（x3，y3），然后根据所述一系列已知位置关系的通孔（9）中各个通孔的位置关系以及归一化坐标系（12）定义，获得该个右侧非指定通孔与所述右侧指定通孔（11）的距离（Δx3，Δy3 ），从而获得所述右侧指定通孔（11）在所述Image3中的坐标（X3，Y3）：

X3 = x3 +Δx3

Y3 = y3 +Δy3；

步骤6）已知所述Image1的图像坐标系、所述平面Plane1、所述坐标（X1，Y1），即可通过开源算法Opecv获得所述Image1坐标系转换到所述平面Plane1坐标系的转换矩阵m1（X1，Y1，Z1，α1，β1，θ1），其中Z1为高度位置坐标，α1，β1，θ1分别为绕X轴、Y轴、Z轴旋转的角度，由所述平面Plane1决定；

已知所述Image2的图像坐标系、所述平面Plane2、所述坐标（X2，Y2），即可通过开源算法Opecv获得所述Image2坐标系转换到所述平面Plane2坐标系的转换矩阵m2（X2，Y2，Z2，α2，β2，θ2），其中Z2为高度位置坐标，α2，β2，θ2分别为绕X轴、Y轴、Z轴旋转的角度，由所述平面Plane2决定；

已知所述Image3的图像坐标系、所述平面Plane3、所述坐标（X3，Y3），即可通过开源算法Opecv获得所述Image3坐标系转换到所述平面Plane3坐标系的转换矩阵m3（X3，Y3，Z3，α3，β3，θ3），其中Z3为高度位置坐标，α3，β3，θ3分别为绕X轴、Y轴、Z轴旋转的角度，由所述平面Plane3决定；

步骤7）已知所述平面Plane1与所述平面Plane2平行，且所述标定治具（8）的宽度为W；通过开源算法Opecv获得分别计算获得所述Image1、所述Image2和所述Image3的图像坐标系转换到归一化坐标系的转换矩阵：

Image1：M1（X1，Y1，Z1，α1，β1，θ1）；

Image2：M2（X2，Y2，Z2，α2，β2，θ2）；

Image3：M3（X3，Y3，Z3-W，α3，β3，-θ3）；

如上，即可将所述1号3D相机（1）、所述2号3D相机（2）和所述3号3D相机（5）获得的图像，分别通过转换矩阵M1，M2，M3转换到统一的归一化坐标系（12）中。