CN113487684A

CN113487684A - 一种标定参数确定方法、装置、存储介质及电子装置

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Publication number: CN113487684A
Application number: CN202110839820.XA
Authority: CN
Inventors: 林鹏; 张凯; 毛栎炳; 卢维; 汪鹏飞; 刘羽; 张博; 李铭
Original assignee: Zhejiang Huaray Technology Co Ltd
Current assignee: Zhejiang Huaray Technology Co Ltd
Priority date: 2021-07-23
Filing date: 2021-07-23
Publication date: 2021-10-08

Abstract

本发明实施例提供了一种标定参数确定方法、装置、存储介质及电子装置，其方法包括：获取至少两个扫描平面组的初始平面信息；根据第一初始平面信息和第二初始平面信息确定第一扫描平面组和第二扫描平面组之间的对应关系；根据对应关系，确定第一扫描平面组转换到第二扫描平面组上的目标扫描平面组的目标平面信息，以及第一扫描平面组的理想平面组的理想平面信息；基于目标平面信息和理想平面信息，确定用于将第一扫描平面组转换到第二扫描平面组上的标定参数。通过本发明，解决了因数据处理耗时长导致的数据处理效率低的问题，进而达到了缩短数据处理耗时，提高数据处理效率的效果。

Description

一种标定参数确定方法、装置、存储介质及电子装置

技术领域

本发明实施例涉及通信领域，具体而言，涉及一种标定参数确定方法、装置、存储介质及电子装置。

背景技术

在进行物体立体扫描检测的过程中，通常会采用多个高精度的相机进行扫描，例如采用多个线激光相机等；其中，由于线激光相机具有非接触、精度高、速度快等优点，在对物体进行扫描时，可以获得精度非常高的三维点云，从而具有较高的测量精度。

但是由于单个相机视野有限，当被测物体尺寸较大时，将无法满足测量需求，所以在实际使用中将会借助多个相机从不同角度对同一物体进行扫描，然后再将扫描结果进行拼凑，以得到可以被分析的整体；例如通过设置多个线激光相机扫描得到多个点云，随后再采用点云配准的方式将所有点云拼成一个整体以进行分析。

而要得到具有一定重合度的点云，并且覆盖整个物体往往需要设置较多的相机，这将会导致点云数据量增多，从而导致数据过于冗余，即延长了数据处理耗时，也增加了物体扫描成本。

发明内容

本发明实施例提供了一种标定参数确定方法、装置、存储介质及电子装置，以至少解决相关技术中因数据处理耗时长导致的数据处理效率低的问题。

根据本发明的一个实施例，提供了一种标定参数确定方法，包括：

获取至少两个扫描平面组的初始平面信息，其中，至少两个所述扫描平面组为从不同方向对目标扫描件的表面进行扫描所得到的；

根据第一初始平面信息和第二初始平面信息确定第一扫描平面组和第二扫描平面组之间的对应关系，其中，所述第一扫描平面组为至少两个所述扫描平面组中包括的任一扫描平面组，所述第二扫描平面组为至少两个所述扫描平面组中包括的除所述第一扫描平面组之外的任一扫描平面组，所述第一初始平面信息为所述第一扫描平面组的初始平面信息，所述第二初始平面信息为所述第二扫描平面组的初始平面信息；

根据所述对应关系，确定所述第一扫描平面组转换到所述第二扫描平面组上的目标扫描平面组的目标平面信息，以及所述第一扫描平面组的理想平面组的理想平面信息；

基于所述目标平面信息和所述理想平面信息，确定用于将所述第一扫描平面组转换到所述第二扫描平面组上的标定参数。

在一个示例性实施例中，所述获取至少两个扫描平面组的初始平面信息包括：

从不同方向对所述目标扫描件的表面进行扫描，以得到至少两个扫描平面组，其中，每个所述扫描平面组中均包括一组对应的扫描平面点云，其中，不同组的扫描平面点云用于指示从不同方向对所述目标扫描件进行扫描所扫描到的表面的特征点；

对每个所述扫描平面组，均执行以下操作，以确定每个所述扫描平面组的初始平面信息：对每个所述扫描平面组中包括的所述扫描平面点云进行质心计算，以得到所述扫描平面点云的质心；根据所述扫描平面点云的质心，对所述扫描平面点云进行向量计算，以得到与所述扫描平面点云对应的一个扫描平面组中包括的每个所述扫描平面的初始平面信息。

在一个示例性实施例中，所述根据所述对应关系，确定所述第一扫描平面组转换到所述第二扫描平面组上的目标扫描平面组的目标平面信息包括：

根据所述对应关系，对所述第一初始平面信息以及所述第二初始平面信息进行平面信息联立计算，以得到所述第一扫描平面组的理想平面组的理想平面信息；

对所述理想平面信息进行旋转平移计算，以得到所述第一扫描平面组转换到所述第二扫描平面组上的所述目标扫描平面组的所述目标平面信息。

在一个示例性实施例中，基于所述目标平面信息和所述理想平面信息，确定用于将所述第一扫描平面组转换到所述第二扫描平面组上的标定参数包括：

根据所述理想平面信息，确定所述第一扫描平面组包含的每个扫描平面所对应的理想平面的理想平面法向量；

根据所述目标平面信息，确定所述目标扫描平面组中包括的每个目标扫描平面的目标平面法向量；

根据所述目标平面法向量以及所述理想平面法向量确定所述标定参数。

在一个示例性实施例中，根据所述目标平面法向量以及所述理想平面法向量确定所述标定参数包括：

确定所述第一扫描平面组包括的所述扫描平面的预设向量与对应的所述理想平面法向量之间的向量夹角；

在所述向量夹角小于预设值的情况下，对所述理想平面信息进行向量方向调整，以得到调整后的理想平面信息；

确定与所述调整后的理想平面信息对应的调整后的理想平面法向量；

对所述目标平面法向量以及所述调整后的理想平面法向量进行向量联立计算，以确定所述标定参数。

在一个示例性实施例中，根据第一初始平面信息和第二初始平面信息确定第一扫描平面组和第二扫描平面组之间的对应关系包括：

基于所述第二初始平面信息，确定所述第二扫描平面组所包含的扫描平面的第二平面法向量；

将所述调整后的理想平面法向量与所述第二平面法向量依次进行对应匹配，并在匹配结果满足第一条件的情况下，确定所述第一扫描平面组与所述第二扫描平面组相对应。

根据本发明的另一个实施例，提供了一种标定参数确定装置，包括：

信息采集模块，用于获取至少两个扫描平面组的初始平面信息，其中，至少两个所述扫描平面组为从不同方向对目标扫描件的表面进行扫描所得到的；

对应关系确定模块，用于根据第一初始平面信息和第二初始平面信息确定第一扫描平面组和第二扫描平面组之间的对应关系，其中，所述第一扫描平面组为至少两个所述扫描平面组中包括的任一扫描平面组，所述第二扫描平面组为至少两个所述扫描平面组中包括的除所述第一扫描平面组之外的任一扫描平面组，所述第一初始平面信息为所述第一扫描平面组的初始平面信息，所述第二初始平面信息为所述第二扫描平面组的初始平面信息；

信息确定模块，用于根据所述对应关系，确定所述第一扫描平面组转换到所述第二扫描平面组上的目标扫描平面组的目标平面信息，以及所述第一扫描平面组的理想平面组的理想平面信息。

参数确定模块，用于基于所述目标平面信息和所述理想平面信息，确定用于将所述第一扫描平面组转换到所述第二扫描平面组上的标定参数。

在一个可选的实施例中，所述信息采集模块包括：

平面组扫描单元，用于从不同方向对所述目标扫描件的表面进行扫描，以得到至少两个扫描平面组，其中，每个所述扫描平面组中均包括一组对应的扫描平面点云，其中，不同组的扫描平面点云用于指示从不同方向对所述目标扫描件进行扫描所扫描到的表面的特征点；

平面信息确定单元，用于对每个所述扫描平面组，均执行以下操作，以确定每个所述扫描平面组的初始平面信息：对每个所述扫描平面组中包括的所述扫描平面点云进行质心计算，以得到所述扫描平面点云的质心；根据所述扫描平面点云的质心，对所述扫描平面点云进行向量计算，以得到与所述扫描平面点云对应的一个扫描平面组中包括的每个所述扫描平面的初始平面信息。

根据本发明的又一个实施例，还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中存储有计算机程序，其中，所述计算机程序被设置为运行时执行上述任一项方法实施例中的步骤。

根据本发明的又一个实施例，还提供了一种电子装置，包括存储器和处理器，所述存储器中存储有计算机程序，所述处理器被设置为运行所述计算机程序以执行上述任一项方法实施例中的步骤。

通过本发明，由于只需要根据扫描得到的平面信息即可确定两组对应的扫描平面之间的标定参数，减少了计算量，因此，可以解决相关技术中因数据处理耗时长导致的数据处理效率低的问题，达到缩短数据处理耗时，提高数据处理效率的效果。

附图说明

图1是本发明实施例的一种标定参数确定方法的移动终端的硬件结构框图；

图2是根据本发明实施例的一种标定参数确定方法的流程图；

图3是根据本发明实施例的一种标定参数确定装置的结构框图；

图4是根据本发明的具体实施例的流程图；

图5是根据本发明的具体实施例的平面扫描示意图；

图6是根据本发明的具体实施例的扫描平面法向量调整立体图；

图7是根据本发明的具体实施例的扫描平面法向量调整平面图。

具体实施方式

下文中将参考附图并结合实施例来详细说明本发明的实施例。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。

本申请实施例中所提供的方法实施例可以在移动终端、计算机终端或者类似的运算装置中执行。以运行在移动终端上为例，图1是本发明实施例的一种标定参数确定方法的移动终端的硬件结构框图。如图1所示，移动终端可以包括一个或多个(图1中仅示出一个)处理器102(处理器102可以包括但不限于微处理器MCU或可编程逻辑器件FPGA等的处理装置)和用于存储数据的存储器104，其中，上述移动终端还可以包括用于通信功能的传输设备106以及输入输出设备108。本领域普通技术人员可以理解，图1所示的结构仅为示意，其并不对上述移动终端的结构造成限定。例如，移动终端还可包括比图1中所示更多或者更少的组件，或者具有与图1所示不同的配置。

存储器104可用于存储计算机程序，例如，应用软件的软件程序以及模块，如本发明实施例中的一种标定参数确定方法对应的计算机程序，处理器102通过运行存储在存储器104内的计算机程序，从而执行各种功能应用以及数据处理，即实现上述的方法。存储器104可包括高速随机存储器，还可包括非易失性存储器，如一个或者多个磁性存储装置、闪存、或者其他非易失性固态存储器。在一些实例中，存储器104可进一步包括相对于处理器102远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至移动终端。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。

传输装置106用于经由一个网络接收或者发送数据。上述的网络具体实例可包括移动终端的通信供应商提供的无线网络。在一个实例中，传输装置106包括一个网络适配器(Network Interface Controller，简称为NIC)，其可通过基站与其他网络设备相连从而可与互联网进行通讯。在一个实例中，传输装置106可以为射频(Radio Frequency，简称为RF)模块，其用于通过无线方式与互联网进行通讯。

在本实施例中提供了一种标定参数确定方法，图2是根据本发明实施例的一种标定参数确定方法的流程图，如图2所示，该流程包括如下步骤：

步骤S202，获取至少两个扫描平面组的初始平面信息，其中，至少两个扫描平面组为从不同方向对目标扫描件的表面进行扫描所得到的；

在本实施例中，从不同方向对目标扫描件进行扫描是为了最大限度的对目标扫描件的表面进行覆盖，以减少标定参数确定过程中的误差。

其中，目标扫描件可以(但不限于)是至少有三对平行面的标准多面体，如六面体、十六面体等；扫描平面组可以(但不限于)是从两个相互对称并且夹角小于180度的两个方向对目标扫描件进行扫描得到的，此时每组扫描平面组能够同时覆盖至少3个表面，减少了扫描设备的设置数量；初始平面信息包括扫描得到的目标扫描件的表面的平面公式等，例如，平面1的公式为a₁x+b₁y+c₁z+d₁＝0，平面2的公式为a₂x+b₂y+c₂z+d₂＝0等；需要说明的是，初始平面信息可以(但不限于)是扫描设备在扫描过程中通过预设的计算模块计算确定的。

在本实施例中，扫描平面组可以是由相机(例如，线激光相机)扫描得到的，且不同的扫描平面组是由设置在不同的位置上的相机扫描得到的。在S202中，当扫描平面组的数量为两组的情况下，可以利用两个相机来分别扫描同一个目标扫描件以得到该两组扫描平面组，其中，本发明中对相机的设置位置不作限定，只要是设置在能够扫描到目标扫描件的三个平面的位置即可，且不同的相机扫描到的平面不完全相同。例如，在目标扫描件为正方体(对于其他类型的物体也同样适用)的情况下，这两个相机可以用于分别位于能够扫描到正方体同一平面上所包括的两个角所在的平面组的位置，这两个角可以同一平面上相对的两个角，也可以是相邻的两个角，当然，这两个角也可以是不同的平面中的角。

步骤S204，根据第一初始平面信息和第二初始平面信息确定第一扫描平面组和第二扫描平面组之间的对应关系，其中，第一扫描平面组为至少两个扫描平面组中包括的任一扫描平面组，第二扫描平面组为至少两个扫描平面组中包括的除第一扫描平面组之外的任一扫描平面组，第一初始平面信息为第一扫描平面组的初始平面信息，第二初始平面信息为第二扫描平面组的初始平面信息；

在本实施例中，根据初始平面信息确定对应关系是为了确定不同扫描平面组所包含的扫描平面在进行转化时的参考平面，从而减少标定参数的误差，以使后续在进行平面转换操作时，能够根据标定参数进行准确的平面转换。

其中，第一扫描平面组和第二扫描平面组之间的对应关系既包括两个扫描平面组之间的对应关系，也包括两个扫描平面组包括的扫描平面之间的对应关系，例如，第一扫描平面组和第二扫描平面组之间的对应关系包括(但不限于)第一扫描平面组中包括的扫描平面和第二扫描平面组中包括的扫描平面相互平行、相互垂直、相互交叉等对应关系。

步骤S206，根据对应关系，确定第一扫描平面组转换到第二扫描平面组上的目标扫描平面组的目标平面信息，以及第一扫描平面组的理想平面组的理想平面信息；

在本实施例中，确定理想平面信息是为了对扫描平面的初始平面信息进行统一量化，从而减少计算量；而确定目标平面信息则是确定第一扫描平面组所包含的扫描平面转化到第二扫描平面组后的平面信息，并由此确定与理想平面信息的区别点，从而可以确定标定参数。

步骤S208，基于目标平面信息和理想平面信息，确定用于将第一扫描平面组转换到第二扫描平面组上的标定参数。

在本实施例中，第一扫描平面组转换到第二扫描平面组上过程可以(但不限于)包括将第一扫描平面组的平面进行依次进行旋转、平移、映射等操作中的一个或多个，且操作顺序可以任意排列组合；标定参数包括(但不限于)执行旋转操作的旋转阵列R、用于执行平移操作的平移矩阵t等。

通过上述步骤，由于在标定过程中是通过平面信息确定标定参数，无需对点云进行反复计算，减少了计算量，解决了相关技术中因出具处理耗时长导致的数据处理效率低的问题，提高了数据处理效率。

在一个可选的实施例中，获取至少两个扫描平面组的初始平面信息包括：

步骤S2022，从不同方向对目标扫描件的表面进行扫描，以得到至少两个扫描平面组，其中，每个扫描平面组中均包括一组对应的扫描平面点云，其中，不同组的扫描平面点云用于指示从不同方向对目标扫描件进行扫描所扫描到的表面的特征点；

步骤S2024，对每个扫描平面组，均执行以下操作，以确定每个扫描平面组的初始平面信息：对每个扫描平面组中包括的扫描平面点云进行质心计算，以得到扫描平面点云的质心；根据扫描平面点云的质心，对扫描平面点云进行向量计算，以得到与扫描平面点云对应的一个扫描平面组中包括的每个扫描平面的初始平面信息。

在本实施例中，确定平面的质心是为了指定扫描每组点云中每一个平面的法向量的方向，以方便与特征点构建指向质心的向量，从而确定点云所对应的扫描平面；因为对于一个平面来讲，它的法向量和其垂直，但是方向却有两个(垂直平面向里或垂直平面向外)。而在本实施例中，由于扫描得到的点云是一个锥形的结构，因而通过计算质心，使得所有的平面的法向量都朝向质心的这一侧，从而可以将每一组点云中的平面加以区分，方便在后面根据平面法向量确定左右两组点云中的平面的对应关系。

在一个可选的实施例中，根据对应关系，确定第一扫描平面组转换到第二扫描平面组上的目标扫描平面组的目标平面信息包括：

步骤S2062，根据对应关系，对第一初始平面信息以及第二初始平面信息进行平面信息联立计算，以得到第一扫描平面组的理想平面组的理想平面信息；

步骤S2064，对理想平面信息进行旋转平移计算，以得到第一扫描平面组转换到第二扫描平面组上的目标扫描平面组的目标平面信息。

在本实施例中，以六面体中的平面6与平面2相对应为例。由前述可得，假设平面6与平面2之间的距离为立方体的边长，假设为L，因为平面2的平面方程已知，为a₂x+b₂y+c₂z+d₂＝0，而平面6与平面2平行，所以它们的法向量相等，假设此时平面6的理想平面方程为：

a₂x+b₂y+c₂z+d＝0 (1)

则满足如下条件：

联立方程(2)，可以求得d＝d₂-L。

从而得到平面6的理想平面方程为a₂x+b₂y+c₂z+d₂-L＝0。

随后，对平面6进行旋转平移操作，其法向量n₆＝(a₆，b₆，c₆)应和理想平面的法向量n₂＝(a₂，b₂，c₂)平行，即：

n₂＝Rn₆ (3)

b.假设平面6上有一点p(x₆，y₆，z₆)，则点p在平面6上，有：

当平面经过旋转平移变换后，假设点p变成了点p′，则：

p′＝Rp+t (5)

并且此时点p′应该在理想平面上，则有：

联立公式(3)(4)(5)(6)，可以得到：

通过前面的分析，平面4在经过旋转平移变换后，它和其对应的理想平面之间存在如下关系：

(7)同理可以得到平面4、5的方程和其理想平面方程之间的关系分别为：

其中，n₃＝(-a₃，-b₃，-c₃)，n₅＝(a₅，b₅，c₅)，n₁＝(-a1_，-b₁，-c₁)，n₄＝(a₄，b₄，c₄)。

(8)根据公式(8)(9)(10)，构建目标函数：

只需要使公式(11)中的所有误差最小，即可求出旋转矩阵R和平移矩阵t。

其中，为了使所有的误差最小，建立了如下目标函数：

通过采用非线性最小二乘迭代优化的方式，就可以求解出一个最优的旋转矩阵R和平移矩阵t。

在一个可选的实施例中，基于目标平面信息和理想平面信息，确定用于将第一扫描平面组转换到第二扫描平面组上的标定参数包括：

步骤S2082，根据理想平面信息，确定第一扫描平面组包含的每个扫描平面所对应的理想平面的理想平面法向量；

步骤S2084，根据目标平面信息，确定目标扫描平面组中包括的每个目标扫描平面的目标平面法向量；

步骤S2086，根据目标平面法向量以及理想平面法向量确定标定参数。

在本实施例中，由前述公式可得，根据扫描平面的法向量进行标定参数的计算能够减少计算量，且由于法向量与扫描平面向对应，因而也能够减少其它因素造成的干扰，减少标定参数的误差。

在一个可选的实施例中，根据目标平面法向量以及理想平面法向量确定标定参数包括：

步骤S20862，确定第一扫描平面组包括的扫描平面的预设向量与对应的理想平面法向量之间的向量夹角；

步骤S20864，在向量夹角小于预设值的情况下，对理想平面信息进行向量方向调整，以得到调整后的理想平面信息；

步骤S20866，确定与调整后的理想平面信息对应的调整后的理想平面法向量；

步骤S20868，对目标平面法向量以及调整后的理想平面法向量进行向量联立计算，以确定标定参数。

在本实施例中，调整法向量方向是为了使扫描平面的法向量全部朝向点云的质心方向，以使扫描平面在进行转换时能够对应的进行转换，避免因向量方向相反造成的平面转化错误。

例如，以平面1为例，具体做法如下：

(1)假设第二扫描平面组的扫描平面点云的质心为M₁(x_m1，y_m1，z_m1)，平面1上有一点p(x₁，y₁，z₁)，构建向量

则有：

a₁x₁+b₁y₁+c₁z₁+d₁＝0 (14)

(2)当平面1的法向量朝向质心时，平面1的法向量与向量

的夹角小于90度，此时：

其中n₁＝(a₁，b₁，c₁)，联立公式(13)(14)(15)，得到：

因此，根据公式(16)的结果，当

时，平面1的法向量已经朝向质心，不用调整，当

时，需要将平面方程左右两边乘以-1，调整平面法向量的方向。按照这种方式，就可以对所有平面的法向量方向进行调整了。

在一个可选的实施例中，根据第一初始平面信息和第二初始平面信息确定第一扫描平面组和第二扫描平面组之间的对应关系包括：

步骤S2042，基于第二初始平面信息，确定第二扫描平面组所包含的扫描平面的第二平面法向量；

步骤S2044，将调整后的理想平面法向量与第二平面法向量依次进行对应匹配，并在匹配结果满足第一条件的情况下，确定第一扫描平面组与第二扫描平面组相对应。

在本实施例中，平面法向量相同，则说明两个扫描平面相互平行；而在第二扫描平面组包含的扫描平面有多个情况下，其对应的法向量也有多个，因而需要依次进行匹配。

例如，平面1和平面4的平面法向量均与坐标系的y轴垂直，所以有如下关系：

n₁·n_y＝0 (17)

n₄·n_y＝0 (18)

其中，n_y＝(0，1，0)，n₁＝(a₁，b₁，c₁)和n₄＝(a₄，b₄，c₄)分别为平面1和平面4的法向量。在本申请中，通过设定|n₁·n_y|＜ε或者|n₄·n_y|＜ε分别挑选出左边点云中的平面1和右边点云中的平面4，ε的值设定为0.1；

剩下就是对第二扫描平面点云中的平面2、3以及第二扫描平面点云中的平面5、6的区分了，由前述可得，平面2和平面3的法向量与y轴的夹角分别为钝角和锐角，所以有：

n₂·n_y＜0 (19)

n₃·n_y＞0 (20)

其中，n₂＝(a₂，b₂，c₂)和n₃＝(a₃，b₃，c₃)分别为平面2和平面3的法向量；

同理，平面5和平面6有如下关系：

n₅·n_y＜0 (21)

n₆·n_y＞0 (22)

其中，n₅＝(a₅，b₅，c₅)和n₆＝(a₆，b₆，c₆)分别为平面5和平面6的法向量；由于n₂·n_y＜0且n₅·n_y＜0，因而，可以确定平面2与平面5向对应，同理可以确定平面3与平面6相对应。

通过上述方式，可以分别区分出左边点云和右边点云中的三个平面，这样就可以根据平面点云所处的立方体表面找到三对平行的平面。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到根据上述实施例的方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质(如ROM/RAM、磁碟、光盘)中，包括若干指令用以使得一台终端设备(可以是手机，计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。

在本实施例中还提供了一种标定参数确定装置，该装置用于实现上述实施例及优选实施方式，已经进行过说明的不再赘述。如以下所使用的，术语“模块”可以实现预定功能的软件和/或硬件的组合。尽管以下实施例所描述的装置较佳地以软件来实现，但是硬件，或者软件和硬件的组合的实现也是可能并被构想的。

图3是根据本发明实施例的一种标定参数确定装置的结构框图，如图3所示，该装置包括：

信息采集模块32，用于获取至少两个扫描平面组的初始平面信息，其中，至少两个扫描平面组为从不同方向对目标扫描件的表面进行扫描所得到的；

对应关系确定模块34，用于根据第一初始平面信息和第二初始平面信息确定第一扫描平面组和第二扫描平面组之间的对应关系，其中，第一扫描平面组为至少两个扫描平面组中包括的任一扫描平面组，第二扫描平面组为至少两个扫描平面组中包括的除第一扫描平面组之外的任一扫描平面组，第一初始平面信息为第一扫描平面组的初始平面信息，第二初始平面信息为第二扫描平面组的初始平面信息；

信息确定模块36，用于根据对应关系，确定第一扫描平面组转换到第二扫描平面组上的目标扫描平面组的目标平面信息，以第一扫描平面组的理想平面组的理想平面信息；

参数确定模块38，用于基于目标平面信息和理想平面信息，确定用于将第一扫描平面组转换到第二扫描平面组上的标定参数。

在一个可选的实施例中，信息采集模块32包括：

平面组扫描单元322，用于从不同方向对目标扫描件的表面进行扫描，以得到至少两个扫描平面组，其中，每个扫描平面组中均包括一组对应的扫描平面点云，其中，不同组的扫描平面点云用于指示从不同方向对目标扫描件进行扫描所扫描到的表面的特征点；

平面信息确定单元324，用于对每个扫描平面组，均执行以下操作，以确定每个扫描平面组的初始平面信息：对每个扫描平面组中包括的扫描平面点云进行质心计算，以得到扫描平面点云的质心；根据扫描平面点云的质心，对扫描平面点云进行向量计算，以得到与扫描平面点云对应的一个扫描平面组中包括的每个扫描平面的初始平面信息。

在一个可选的实施例中，信息确定模块36包括：

平面联立单元362，用于根据所述对应关系，对第一初始平面信息以及第二初始平面信息进行平面信息联立计算，以得到第一扫描平面组的理想平面组的理想平面信息；

旋转平移单元364，用于对理想平面信息进行旋转平移计算，以得到第一扫描平面组转换到第二扫描平面组上的目标扫描平面组的目标平面信息。

在一个可选的实施例中，参数确定模块38包括：

理想法向量确定单元382，用于根据理想平面信息，确定第一扫描平面组包含的每个扫描平面所对应的理想平面的理想平面法向量；

目标法向量确定单元384，用于根据目标平面信息，确定目标扫描平面组中包括的每个目标扫描平面的目标平面法向量；

参数确定单元386，根据目标平面法向量以及理想平面法向量确定标定参数。

在一个可选的实施例中，参数确定单元386包括：

夹角确定子单元3862，用于确定第一扫描平面组包括的扫描平面的预设向量与对应的理想平面法向量之间的向量夹角；

向量调整子单元3864，在向量夹角小于预设值的情况下，对理想平面信息进行向量方向调整，以得到调整后的理想平面信息；

理想向量确定子单元3866，确定与调整后的理想平面信息对应的调整后的理想平面法向量；

参数确定子单元3868，对目标平面法向量以及调整后的理想平面法向量进行向量联立计算，以确定标定参数。

在一个可选的实施例中，对应关系确定模块34包括：

第二向量确定单元342，基于第二初始平面信息，确定第二扫描平面组所包含的扫描平面的第二平面法向量；

关系确定子单元344，将调整后的理想平面法向量与第二平面法向量依次进行对应匹配，并在匹配结果满足第一条件的情况下，确定第一扫描平面组与第二扫描平面组相对应。

需要说明的是，上述各个模块是可以通过软件或硬件来实现的，对于后者，可以通过以下方式实现，但不限于此：上述模块均位于同一处理器中；或者，上述各个模块以任意组合的形式分别位于不同的处理器中。

下面结合具体实施例对本发明进行说明。

如图4及图5所示，以标准立方体作为目标扫描件来进行标定，且该立方体的尺寸已知；两个线激光相机之间的外参数标定，就是将两个线激光相机扫描得到的两片点云转换到同一个坐标系下，在本实施例中，将会以左边相机的坐标系为基准，将右相机扫描得到的点云转换到左相机坐标系下。因此，两个线激光相机之间的外参数标定就等价于对左右相机扫描到的两片点云的配准，即右边点云应该通过怎样的旋转平移变换转换到左边点云的坐标系下；

步骤S401，将标准立方体放置在载物台上，通过移动载物台来完成线激光相机对立方体的扫描，生成物体的三维点云。

如图5及图6所示，此时两个线激光相机分别能扫到立方体的三个面，生成的点云分别为PC₁和PC₂；假设线激光相机1扫描的三个表面分别为平面1、平面2和平面3，平面2为背面的那个表面，线激光相机2扫描的三个表面分别为平面4、平面5和平面6，平面5为背面的那个表面。其中，平面2和平面6平行，平面3和平面5平行，平面1和平面4位于同一个表面上，也是平行的，并且这三组平行平面之间的距离是已知的。

步骤S402(对应前述步骤S2024)，计算左右两片点云PC₁、PC₂的质心，得到M₁、M₂；

步骤S403(对应前述步骤S2024)，对左边点云PC₁进行平面提取，分别得到平面1、平面2和平面3的平面方程a₁x+b₁y+c₁z+d₁＝0、a₂x+b₂y+c₂z+d₂＝0和a₃x+b₃y+c₃z+d₃＝0，在这里为了方便后面计算，将会调整平面方程的法向量方向，使其全部朝向PC₁的质心的方向；

同理，对右边点云PC₂进行平面提取，分别得到平面4、平面5和平面6的平面方程a₄x+b₄y+c₄z+d₄＝0、a₅x+b₅y+c₅z+d₅＝0和a₆x+b₆y+c₆z+d₆＝0，同样对平面方程的法向量方向进行调整，使其全部朝向PC₂的质心的方向，图6即为平面的法向量方向调整后的示意图；

步骤S404(对应前述步骤S204)，根据平面方程，分别对左边点云中的三个平面，在右边点云中找到与其平行的平面对应的平面，获得三对平面；

由于立方体的尺寸已知，并且当右边相机的点云经过旋转平移变换到左边相机坐标系下，即左右相机扫描的点云配准完成后，步骤S404中的三对平面中的每一对平面都将会互相平行，同时它们之间的距离和立方体的真实距离一致。

步骤S405(对应前述步骤S206)，根据左边点云中的三个平面方程，先计算出右边点云中的三个平面在左边点云坐标系下对应的理想平面方程；

步骤S406(对应前述步骤S208)，再将此时右边点云的平面方程向理想平面方程变换，就可以求得旋转平移矩阵R和t，实现将右边点云变换到左边点云的坐标系下，完成两个相机之间的外参数标定。

如图6及图7所示，具体做法如下：

(1)当左右点云配准好以后，平面之间的相对位置如图6所示，从图6中可以看到，与平面2对应的平行平面是平面6，它们之间的距离为立方体的边长，假设为L，因为平面2的平面方程已知，为a₂x+b₂y+c₂z+d₂＝0，而平面6与平面2平行，所以它们的法向量相等，假设此时平面6的理想平面方程为：

a₂x+b₂y+c₂z+d＝0 (23)

(2)因为平面6到平面2的距离已知，为L，所以假设平面6上有一点p(x₀，y₀，z₀)，则该点既在平面6上，到平面2的距离又为L，即满足如下条件(对应前述步骤S2082)：

联立方程(2)，可以求得d＝d₂-L。

(3)在第(2)步中，已经得到平面6的理想平面方程为a₂x+b₂y+c₂z+d₂-L＝0，而从图6及图7中可以发现，此时得到的平面6的理想平面方程的法向量将会与步骤6中计算的平面6的法向量方向相反，所以在这里将平面6的理想平面方程法向量取反，得到最终平面6的理想平面方程为(对应前述步骤S2084)：

-a₂x-b₂y-c₂z-(d₂-L)＝0 (25)

(4)同理，从图6及图7中可以看到平面3对应的平行平面为平面5，因为是立方体，所以平面5到平面3的距离也为L，按照前面的方法，可以推出平面5的理想平面方程为：

-a₃x-b₃y-c₃z-(d₃-L)＝0 (26)

(5)从图6中可以看出，平面1和平面4位于同一个平面上，所以它们之间的距离为0，并且它们之间的法向量方向是同向的，所以平面4的理想平面方程为：

a₁x+b₁y+c₁z+d₁＝0 (27)

(6)由前述得到的平面4、5、6在右边点云坐标系下的平面方程，它们的理想平面方程如公式(25)、(26)、(27)所示，即通过旋转平移变换后，平面4、5、6的方程应该变为公式(25)、(26)、(27)所示的理想平面方程。所以，经过旋转平移变换后，平面4、5、6的法向量与对应的理想平面的法向量平行，并且平面4、5、6与对应理想平面应该重合。

这里以平面4和其对应的理想平面进行具体分析：

a.平面经过旋转后，其法向量n₄＝(a₄，b₄，c₄)应和理想平面的法向量n₁＝(a₁，b₁，c₁)平行，即：

n₁＝Rn₄ (28)

b.假设平面4上有一点p(x₄，y₄，z₄)，则点p在平面4上，有：

当平面经过旋转平移变换后，假设点p变成了点p′，则：

p′＝Rp+t (30)

并且此时点p′应该在理想平面上，则有：

联立公式(6)(7)(8)(9)，可以得到：

(7)在第(6)步中，已经得出了右边点云坐标系下的平面4的方程和其对应的理想平面方程之间的关系，同理可以得到平面5、6的方程和其理想平面方程之间的关系分别为：

其中，n₃＝(-a₃，-b₃，-c₃)，n₅＝(a₅，b₅，c₅)，n₂＝(-a₂，-b₂，-c₂)，n₆＝(a₆，b₆，c₆)。

(8)根据公式(33)(34)(35)，构建目标函数(对应前述步骤S20868)：

只需要使公式(36)中的所有误差最小，即可求出旋转矩阵R和平移矩阵t。

为了使所有的误差最小，建立了如下目标函数：

通过采用非线性最小二乘迭代优化的方式，就可以求解出一个最优的旋转矩阵R和平移矩阵t，得到两个线激光相机之间的标定参数。

其中，为减少误差，在得到理想平面信息后，需要调整平面方程的法向量方向，使其全部朝向点云的质心方向，以平面1为例，具体做法如下：

(1)假设左边点云的质心M₁(x_m1，y_m1，z_m1)，平面1上有一点p(x₁，y₁，z₁)，构建向量

则有：

a₁x₁+b₁y₁+c₁z₁+d₁＝0 (39)

(2)当平面1的法向量朝向质心时，平面1的法向量与向量

的夹角小于90度，此时：

其中n₁＝(a₁，b₁，c₁)，联立公式(15)(16)(17)，得：

因此，根据公式(41)的结果，当

时，平面1的法向量已经朝向质心，不用调整；当

时，需要将平面方程左右两边乘以-1，调整平面法向量的方向。按照这种方式，就可以对所有平面的法向量方向进行调整了(对应前述步骤S20864)。

在确定不同扫描平面组之间的对应关系的过程中，具体方式如下：

(1)由于平面1和平面4的法向量与坐标系的y轴垂直，所以有如下关系(对应前述步骤S2042)：

n₁·n_y＝0 (42)

n₄·n_y＝0 (43)

(2)剩下就是对左边点云中平面2、3以及右边点云中平面5、6的区分了，根据前述对平面法向量方向的调整，使平面的法向量都朝向各自点云的质心，可以得出此时平面法向量的方向如图7中的俯视图所示，此时对于左边点云来说，平面2和平面3的法向量与y轴的夹角分别为钝角和锐角，所以有(对应前述步骤S2042)：

n₂·n_y＜0 (44)

n₃·n_y＞0 (45)

(3)对于右边点云中的平面5和平面6，有如下关系(对应前述步骤S2042)：

n₅·n_y＜0 (46)

n₆·n_y＞0 (47)

其中，n₅＝(a₅，b₅，c₅)和n₆＝(a₆，b₆，c₆)分别为平面5和平面6的法向量。

通过上述方式，可以分别区分出左边点云和右边点云中的三个平面，这样就可以根据平面点云所处的立方体表面找到三对平行的平面(对应前述步骤S2044)。

本发明的实施例还提供了一种存储介质，该存储介质中存储有计算机程序，其中，该计算机程序被设置为运行时执行上述任一项方法实施例中的步骤。

在一个示例性实施例中，上述存储介质可以包括但不限于：U盘、只读存储器(Read-Only Memory，简称为ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，简称为RAM)、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储计算机程序的介质。

本发明的实施例还提供了一种电子装置，包括存储器和处理器，该存储器中存储有计算机程序，该处理器被设置为运行计算机程序以执行上述任一项方法实施例中的步骤。

在一个示例性实施例中，上述电子装置还可以包括传输设备以及输入输出设备，其中，该传输设备和上述处理器连接，该输入输出设备和上述处理器连接。

本实施例中的具体示例可以参考上述实施例及示例性实施方式中所描述的示例，本实施例在此不再赘述。

显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，并且在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种标定参数确定方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取至少两个扫描平面组的初始平面信息包括：

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述对应关系，确定所述第一扫描平面组转换到所述第二扫描平面组上的目标扫描平面组的目标平面信息包括：

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，基于所述目标平面信息和所述理想平面信息，确定用于将所述第一扫描平面组转换到所述第二扫描平面组上的标定参数包括：

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，根据所述目标平面法向量以及所述理想平面法向量确定所述标定参数包括：

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，根据第一初始平面信息和第二初始平面信息确定第一扫描平面组和第二扫描平面组之间的对应关系包括：

7.一种标定参数确定装置，其特征在于，包括：

信息确定模块，用于根据所述对应关系，确定所述第一扫描平面组转换到所述第二扫描平面组上的目标扫描平面组的目标平面信息，以及所述第一扫描平面组的理想平面组的理想平面信息；

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述信息采集模块包括：

9.一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中存储有计算机程序，其中，所述计算机程序被设置为处理器执行时实现所述权利要求1至6任一项中所述的方法。

10.一种电子装置，包括存储器和处理器，其特征在于，所述存储器中存储有计算机程序，所述处理器被设置为运行所述计算机程序以执行所述权利要求1至6任一项中所述的方法。