CN116045813B

CN116045813B - 旋转轴标定方法、装置、设备及介质

Info

Publication number: CN116045813B
Application number: CN202310341170.5A
Authority: CN
Inventors: 王连庆; 毕文波
Original assignee: Suzhou Suyingshi Image Software Technology Co ltd
Current assignee: Suzhou Suyingshi Image Software Technology Co ltd
Priority date: 2023-04-03
Filing date: 2023-04-03
Publication date: 2023-06-27
Anticipated expiration: 2043-04-03
Also published as: CN116045813A

Abstract

本发明实施例公开了一种旋转轴标定方法、装置、设备及介质。该方法包括：获取线结构光图像采集设备所采集的放置于旋转平台的标定球的至少三组待标定点云数据；其中，相同采集位置下所采集的不同组待标定点云数据对应旋转平台的旋转角度不同；相同旋转角度下不同采集位置下的不同组待标定点云数据在所述标定球表面相互平行；分别确定各组待标定点云数据在所述标定球中所在截面的圆心位置；根据相同旋转角度下的圆心位置，确定所述标定球在相应旋转角度下的球心位置；根据不同旋转角度下的球心位置，确定所述旋转平台的旋转轴位置。上述方案，提高了确定的旋转轴位置的准确度，即提高了旋转轴的标定精度。

Description

旋转轴标定方法、装置、设备及介质

技术领域

本发明实施例涉及旋转测量技术领域，尤其涉及一种旋转轴标定方法、装置、设备及介质。

背景技术

随着计算机视觉的发展，三维成像技术已成功运用于诸多领域，例如机械加工、文物复原、零部件检测、虚拟现实等。在文物保护领域，使用该重建技术可以在不伤害文物的条件下，获得文物的外形轮廓，尺寸数据，并保存三维的数据信息，便于查看，交流。在工业领域，重建出产品零部件并和理论的三维模型进行比对，可快速获得加工误差。在虚拟现实领域，通过重建技术可恢复出真实世界的物体，生成模型导入虚拟世界中，让虚拟场景显的更加真实。

现有技术中，通常采用旋转测量技术实现三维成像，而旋转测量技术需要进行旋转轴标定。现有标定旋转轴的方法，存在标定精度较低的问题。

发明内容

本发明提供一种旋转轴标定方法、装置、设备及介质，以提高旋转轴的标定精度。

根据本发明的一方面，提供了一种旋转轴标定方法，包括：

获取线结构光图像采集设备所采集的放置于旋转平台的标定球的至少三组待标定点云数据；其中，相同采集位置下所采集的不同组待标定点云数据对应旋转平台的旋转角度不同；相同旋转角度下不同采集位置下的不同组待标定点云数据在所述标定球表面相互平行；

分别确定各组待标定点云数据在所述标定球中所在截面的圆心位置；

根据相同旋转角度下的圆心位置，确定所述标定球在相应旋转角度下的球心位置；

根据不同旋转角度下的球心位置，确定所述旋转平台的旋转轴位置。

根据本发明的另一方面，提供了一种旋转轴标定装置，包括：

点云数据获取模块，用于获取线结构光图像采集设备所采集的放置于旋转平台的标定球的至少三组待标定点云数据；其中，相同采集位置下所采集的不同组待标定点云数据对应旋转平台的旋转角度不同；相同旋转角度下不同采集位置下的不同组待标定点云数据在所述标定球表面相互平行；

圆心位置确定模块，用于分别确定各组待标定点云数据在所述标定球中所在截面的圆心位置；

球心位置确定模块，用于根据相同旋转角度下的圆心位置，确定所述标定球在相应旋转角度下的球心位置；

旋转轴位置确定模块，用于根据不同旋转角度下的球心位置，确定所述旋转平台的旋转轴位置。

根据本发明的另一方面，提供了一种电子设备，所述电子设备包括：

至少一个处理器；以及

与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，

所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的计算机程序，所述计算机程序被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行本发明任一实施例所述的旋转轴标定方法。

根据本发明的另一方面，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存储有计算机指令，所述计算机指令用于使处理器执行时实现本发明任一实施例所述的旋转轴标定方法。

本发明实施例提供的一种旋转轴标定方案，通过根据不同旋转角度下的球心位置，确定旋转平台的旋转轴位置，实现旋转轴标定，避免了根据单一旋转角度下的球心位置，确定旋转平台的旋转轴位置时，出现确定的旋转轴位置不准确的情况，提高了确定的旋转轴位置的准确度，即提高了旋转轴的标定精度；同时，本方案中使相同旋转角度下不同采集位置下的不同组待标定点云数据在标定球表面相互平行，提高了所确定球心位置的准确度，进而提高了旋转轴标定精度。

应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本发明的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本发明的范围。本发明的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例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1A是本发明实施例一提供的一种旋转轴标定方法的流程图；

图1B是本发明实施例一提供的一种确定球心与截面之间的距离的示意图；

图2A是本发明实施例二提供的一种旋转轴标定方法的流程图；

图2B是本发明实施例二提供的一种标定球的示意图；

图3是本发明实施例三提供的一种旋转轴标定装置的结构示意图；

图4是本发明实施例四提供的一种实现旋转轴标定方法的电子设备的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

实施例一

图1A是本发明实施例一提供的一种旋转轴标定方法的流程图，本实施例可适用于对旋转平台的旋转轴进行标定的情况，该方法可以由旋转轴标定装置来执行，该装置可以采用硬件和/或软件的形式实现，该装置可配置于具备一定运算能力的电子设备中。

参见图1A所示的旋转轴标定方法，包括：

S110、获取线结构光图像采集设备所采集的放置于旋转平台的标定球的至少三组待标定点云数据。

其中，线结构光图像采集设备是指可以用于采集点云数据的设备。本发明实施例对线结构光图像采集设备不作任何限定，可以是技术人员根据经验进行设置。示例性的，线结构光图像采集设备可以是线结构光相机。使用线结构光相机的好处是，线结构光相机的采集效率较高，且分辨率和成像精度也较高。

需要说明的是，本发明实施例对旋转平台不作任何限定，可以是技术人员根据经验进行设置。示例性的，旋转平台可以是大理石平台。使用大理石平台的好处是，大理石平台具有减震稳定的特性，可减少成像过程中的抖动误差。

其中，待标定点云数据是指可以用于进行旋转轴标定的点云数据。具体的，由于线结构光图像采集设备可以发出线激光，因此在标定球上可以显示出线激光对应的一条点云线，采集该条线上所有的待标定点云数据即为一组待标定点云数据。

其中，相同采集位置下所采集的不同组待标定点云数据对应旋转平台的旋转角度不同；相同旋转角度下不同采集位置下的不同组待标定点云数据在标定球表面相互平行。

其中，采集位置是指线结构光图像采集设备的位置。旋转角度是指标定球的旋转角度。

具体的，在线结构光图像采集设备的采集位置不变的情况下，改变标定球在旋转平台上的旋转角度，获取不同旋转角度下的各组待标定点云数据；当标定球在旋转平台上的旋转角度不变时，改变线结构光图像采集设备的采集位置，获取不同采集位置下的各组待标定点云数据。需要说明的是，在旋转角度不变时，在不同采集位置所获取的各组待标定点云数据在标定球表面相互平行。

具体的，将标定球放置于旋转平台上，通过线结构光图像采集设备获取标定球的至少三组待标定点云数据。

举例说明，若线结构光图像采集设备为线结构光相机，由于线结构光相机一次只能获取一组待标定点云数据，因此，使用直线导轨和线结构光相机配合进行点云数据采集。具体的，线结构光相机架设在直线导轨上，通过直线导轨移动，使得线结构光相机扫描放置于旋转平台的标定球，获得至少三组待标定点云数据。其中，直线导轨的延伸方向，与各待标定点云数据所形成点云线相互垂直。

S120、分别确定各组待标定点云数据在标定球中所在截面的圆心位置。

其中，圆心位置是指任一组待标定点云数据在标定球中所在截面的圆心坐标。

具体的，针对任一组待标定点云数据，确定该组待标定点云数据在标定球中的所在截面，并确定该截面的圆心位置。

S130、根据相同旋转角度下的圆心位置，确定标定球在相应旋转角度下的球心位置。

其中，球心位置是指针对任一旋转角度下，标定球的球心坐标。

具体的，在旋转角度一定的情况下，根据各组待标定点云数据在标定球中所在截面的圆心位置，确定该旋转角度下的球心位置。

在一个可选实施例中，根据相同旋转角度下的圆心位置，确定标定球在相应旋转角度下的球心位置，包括：对相同旋转角度下的圆心位置进行直线拟合，得到参考轴位置；根据参考轴位置、相同旋转角度下任一组待标定点云数据在标定球中所在截面的截面数据，确定标定球在相应旋转角度下的球心位置；其中，截面数据可以包括圆心位置和截面圆半径。

其中，参考轴可以用于指示圆心和球心之间的位置关系。参考轴位置是指参考轴在标定球中的位置。具体的，可以通过参考轴方程确定参考轴位置。截面数据是指任一待标定点云数据在标定球中所在截面的数据。具体的，截面数据可以包括圆心位置和截面圆半径。

示例性的，若相同旋转角度下的各圆心位置表示为（

,/>

,/>

），其中，i=1,2,3,4,…,n’，可以通过以下公式，确定参考轴方程：

；

；

；

其中，m、n和p表示参考轴的空间向量；x₀、y₀和z₀表示参考轴上的已知点的坐标。

进一步的，为了提高参考轴方程的准确度，对上述关于

和/>

的方程进行最小二乘法处理，得到以下公式：

；

；

其中，Q₁表示经过最小二乘法处理后的圆心位置的横坐标；Q₂表示经过最小二乘法处理后的圆心位置的纵坐标；n’表示圆心位置的个数。需要说明的是，当Q₁和Q₂最小时，所确定的参考轴方程的准确度最高，即确定的参考轴位置的准确度最高。

在一个可选实施例中，根据参考轴位置、相同旋转角度下任一组待标定点云数据在标定球中所在截面的截面数据，确定标定球在相应旋转角度下的球心位置，包括：根据截面数据中的截面圆半径和标定球的球半径，确定球心与该组待标定点云数据在标定球中所在截面之间的距离；根据距离、截面数据中的圆心位置和参考轴位置，确定标定球在相应旋转角度下的球心位置。

示例性的，参见图1B所示的一种确定球心与截面之间的距离的示意图。其中，R表示标定球的球半径，r表示截面圆半径。根据勾股定理，确定球心与该组待标定点云数据在标定球中所在截面之间的距离d。进一步的，根据距离d和圆心位置，确定可选球心坐标；根据参考轴位置，确定球心位置。其中，可选球心坐标是指与圆心位置的距离符合距离d的坐标。

示例性的，若任一圆心位置为（x₁,y₁,z₁），截面圆半径为r，标定球的球半径为R，确定球心与该组待标定点云数据在标定球中所在截面之间的距离

。进一步的，根据距离d、圆心位置（x₁,y₁,z₁）以及参考轴位置，通过以下公式，确定球心位置（X_C,Y_C,Z_C）：

；

；

；

可以理解的是，通过引入球心与该组待标定点云数据在标定球中所在截面之间的距离，根据距离、截面数据中的圆心位置和参考轴位置，确定球心位置，减少了运算量，提高了确定球心位置的准确度。

可以理解的是，通过引入参考轴位置，根据参考轴位置，确定球心与圆心之间的位置关系，避免了根据相同旋转角度下任一组待标定点云数据在标定球中所在截面的截面数据，确定标定球在相应旋转角度下的球心位置时，出现确定的球心位置不准确的情况，提高了确定的球心位置的准确度。

S140、根据不同旋转角度下的球心位置，确定旋转平台的旋转轴位置。

其中，旋转轴是指标定球在旋转平台上围绕某点作圆周运动时，通过该点且与旋转平台垂直的直线。旋转轴位置是指旋转轴在旋转平台上的位置。具体的，可以根据不同旋转角度下的球心位置，确定旋转轴方程，进而通过旋转轴方程确定或描述旋转轴位置。

具体的，当标定球在旋转平台上进行旋转时，不同旋转角度下的球心位置可以构成一个圆，确定该圆的圆心即为确定旋转平台的旋转轴位置。

在一个可选实施例中，根据不同旋转角度下的球心位置，确定旋转平台的旋转轴位置，包括：将不同旋转角度下的球心位置进行圆拟合，得到旋转平台的旋转轴位置。

具体的，针对任一旋转角度，确定该旋转角度下的球心位置（X_C,Y_C,Z_C）；不同旋转角度下的球心位置为（X_Ci,Y_Ci,Z_Ci），其中，i=1,2,3,4,…,n’’。将不同旋转角度下的球心位置（X_Ci,Y_Ci,Z_Ci）进行圆拟合，通过该圆的圆心，且垂直于该圆的直线即为旋转轴，该直线的方程即为旋转轴方程，可通过旋转轴方程确定旋转轴位置。本发明实施例对圆拟合的方式不作任何限定，可以是技术人员根据经验进行设置。

需要说明的是，可以根据圆心位置的确定方式，确定旋转轴位置。

可以理解的是，通过将不同旋转角度下的球心位置进行圆拟合，便于得到旋转平台的旋转轴位置，提高了确定的旋转轴位置的准确度。

在上述技术方案的基础上，本发明实施例还提供了一种基于标定的旋转轴进行三维重建的方法。现有技术中，三维重建的方法可以包括图像序列法和人工重建法。但是图像序列的方式，存在重建精度低，受外界因素（如光照不足或待重建物体的纹理较弱）影响较大的问题。而采用三维建模软件，通过人工的方式进行三维重建，存在工作量较大，人工成本较高的问题。

本发明实施例提供的三维重建方法不易受到外界因素影响，能够自动化实现三维重建。具体的，该方案包括根据旋转轴位置，以及线结构光图像采集设备的采集轴位置，确定旋转平移数据；获取线结构光图像采集设备所采集的放置于旋转平台的待重建物体的待重建点云数据；根据旋转平移数据，对待重建点云数据进行三维重建。

其中，采集轴是指线结构光图像采集设备中的轴。采集轴位置是指采集轴在线结构光图像采集设备中的位置。具体的，可以通过采集轴方程确定采集轴位置。旋转平移数据是指旋转轴与采集轴之间发生旋转和/或平移的数据。待重建物体是指需要进行三维重建的物体。待重建点云数据是指可以用于三维重建的数据。

示例性的，根据采集轴方程，确定采集轴的向量为u，采集轴的原点坐标为P₁；根据旋转轴方程，确定旋转轴的方向向量为v，旋转轴的原点坐标为P₂。通过以下公式，确定采集轴和旋转轴之间的旋转矩阵Ri：

；

；

其中，

表示采集轴与旋转轴之间的向量的夹角。

进一步的，通过以下公式，确定旋转平移数据R：

；

其中，

为表示旋转轴与采集轴之间的原点坐标的差值。

进一步的，根据旋转平移数据R，分别对待重建物体的各待重建点云数据进行处理，得到三维重建后的点云数据；根据三维重建后的点云数据，对待重建物体进行三维重建。

举例说明，若线结构光图像采集设备为线结构光相机。首先让旋转平台运动，旋转平台会按照预设频率给线结构光相机发送编码器信号，让线结构光相机采集待重建点云数据，因此采集到的待重建点云数据的数量为360/预设频率组，每组待重建点云数据中包含线结构光图像采集单元的预设线数个待重建点云数据。与面阵结构光相机、三维扫描仪和激光雷达相比，使用线结构光相机采集到的待重建点云数据的数量较多，极大的提高了待重建物体的精度。进一步的，根据旋转平移数据，对待重建点云数据进行三维重建。

可以理解的是，通过引入旋转平移数据，实现对待重建点云数据的三维重建，该方案能够自动化对待重建物体进行三维重建，减少了人工成本；并且，上述方案不易受到外界因素影响，提高了三维重建后的待重建物体的精度。

在一个可选实施例中，该方案还包括：对待重建物体的三维重建结果进行二维展平，得到待重建物体的表面展平数据；根据表面展平数据，对待重建物体进行表面涂覆信息读取，和/或进行表面缺陷检测。

其中，三维重建结果是指三维重建后的待重建物体。表面展平数据是指对三维重建结果进行空间展平，得到的待重建物体的二维数据。

示例性的，若待重建物体为圆柱电池，(x_t,y_t,z_t)表示圆柱电池在三维空间中的一组坐标，即一个待重建点云数据；(x’,y’,z’)表示圆柱电池的中心线通过的点的坐标；l、m₁和n₁表示圆柱电池的中心线的方向；r’表示圆柱的半径；则圆柱电池在三维空间中的圆柱方程为：

；

进一步的，由于误差和/或瑕疵的存在，上述等式方程的差可能不为0，可以通过最小二乘法，确定圆柱电池在三维空间中的实际圆柱方程S：

；

其中，e表示待重建点云数据的个数。

进一步的，通过以下公式，根据圆柱电池的待重建点云数据，得到圆柱电池的表面展平数据(X_t,Y_t,Z_t)：

；

由于圆柱电池均有自身固定的序列号，且保存在圆柱电池表面的二维码中。因此，可以根据表面展平数据，对圆柱电池进行表面涂覆信息读取，和/或进行表面缺陷检测，以实现对圆柱电池生产过程中的质量检测。本发明实施例对表面涂覆信息读取和表面缺陷检测的方式不作任何限定，可以是技术人员根据经验进行设置。

可以理解的是，通过对待重建物体的三维重建结果进行二维展平，得到表面展平数据；根据表面展平数据，对待重建物体进行表面涂覆信息读取和/或表面缺陷检测，实现了对三维重建结果的较好利用，提高了对待重建物体进行缺陷检测的准确度。

实施例二

图2A是本发明实施例二提供的一种旋转轴标定方法的流程图，本实施例在上述各实施例的基础上，进一步的，将“分别确定各组待标定点云数据在标定球中所在截面的圆心位置”操作，细化为“针对任一采集位置下任一旋转角度对应的待标定点云数据组，确定该组待标定点云数据在标定球中所在截面，并将该截面作为投影面；根据该组待标定点云数据的关联待标定点云数据在投影面的投影，确定投影面在所述标定球中的圆心位置；其中，关联待标定点云数据与该组待标定点云数据的旋转角度相同”，以完善圆心位置确定机制。需要说明的是，在本发明的实施例未详述的部分，可参见其他实施例的表述。

参见图2A所示的旋转轴标定方法，包括：

S210、获取线结构光图像采集设备所采集的放置于旋转平台的标定球的至少三组待标定点云数据。

S220、针对任一采集位置下任一旋转角度对应的待标定点云数据组，确定该组待标定点云数据在标定球中所在截面，并将该截面作为投影面。

在一个可选实施例中，针对任一采集位置下任一旋转角度对应的待标定点云数据组，确定该组待标定点云数据在标定球中所在截面，并将该截面作为投影面，包括：针对任一采集位置下任一旋转角度对应的待标定点云数据组，将该组待标定点云数据在标定球所在截面进行平面拟合，得到投影面的面方程。

需要说明的是，本发明实施例对平面拟合的方式不作任何限定，可以是技术人员根据经验进行设置。

示例性的，若待标定点云数据组表示为(x_u,y_u,z_u)，其中，u=1,2,3,4,..,f，可以通过以下公式，实现平面拟合，得到投影面的面方程：

；

其中，S’表示面方程；f表示待标定点云数据的个数；a、b、c和d’表示面方程的参数。

需要说明的是，可以通过最小二乘法，确定S’的值。当S’的值最小时，即可确定投影面的面方程。

可以理解的是，通过引入投影面的面方程，提高了确定的投影面的准确度。

S230、根据该组待标定点云数据的关联待标定点云数据在投影面的投影，确定投影面在标定球中的圆心位置。

其中，关联待标定点云数据是指可以投影在待标定点云数据所在截面上的点云数据。具体的，关联待标定点云数据与该组待标定点云数据的旋转角度相同。

在一个可选实施例中，根据该组待标定点云数据的关联待标定点云数据在投影面的投影，确定投影面在标定球中的圆心位置，包括：确定该组待标定点云数据的关联待标定点云数据在投影面的投影点坐标；对投影点坐标进行圆拟合，并根据拟合结果确定投影面在标定球中的圆心位置。

其中，投影点坐标是指关联待标定点云数据投影在投影面上的二维坐标。需要说明的是，本发明实施例对圆拟合的方法不作任何限定，可以是技术人员根据经验进行设置。

示例性的，在确定投影面的面方程后，将待标定点云数据组对应的关联待标定点云数据(x_i,y_i,z_i)，其中，i=1,2,3,4,..,g，投影至二维平面上，得到投影点坐标(cx_i,cy_i,cz_i)，其中，i=1,2,3,4,..,g；通过以下公式，对投影点坐标进行圆拟合，得到拟合后的方程：

；

其中，S’’表示圆拟合后的方程；(X_i,Y_i)表示二维平面上的圆心坐标；R₁表示二维平面上圆的半径。

需要说明的是，通过最小二乘法，确定S’’的值。当S’’的值最小时，即可确定X_i、Y_i和R₁的值。

进一步的，通过反投影公式对二维平面上的圆心坐标进行处理，得到投影面在标定球中的圆心位置。

可以理解的是，通过引入投影点坐标，实现了将三维空间中的坐标转换成二维空间的坐标，便于确定圆心位置，提高了确定圆心位置的准确度。

S240、根据相同旋转角度下的圆心位置，确定标定球在相应旋转角度下的球心位置。

S250、根据不同旋转角度下的球心位置，确定旋转平台的旋转轴位置。

本发明实施例提供的一种旋转轴标定方案，通过将分别确定各组待标定点云数据在标定球中所在截面的圆心位置操作，细化为针对任一采集位置下任一旋转角度对应的待标定点云数据组，确定该组待标定点云数据在标定球中所在截面，并将该截面作为投影面；根据该组待标定点云数据的关联待标定点云数据在投影面的投影，确定投影面在所述标定球中的圆心位置；其中，关联待标定点云数据与该组待标定点云数据的旋转角度相同，完善了圆心位置确定机制。上述方案，通过引入关联待标定点云数据和投影面，实现对圆心位置的确定，避免了随机确定圆心位置时，出现确定的圆心位置准确度不高的情况，提高了确定的圆心位置的准确度。

在上述技术方案的基础上，若线结构光图像采集设备为线结构光相机，则将标定球放在旋转平台上，将旋转平台旋转至不同的旋转角度；同时移动直线导轨，使得架设在直线导轨上的线结构光相机扫描标定球的部分区域。参见图2B所示的标定球，其中，灰色圆形部分为标定球，白色部分为相同旋转角度下，线结构光相机在不同采集位置下所采集的标定球上的点云数据。由于线结构光相机的特点为一束激光打在标定球上，因此，线结构光相机采集的每一组待标定点云数据都是一个圆的一部分，可以对任一组待标定点云数据进行圆拟合，确定该组待标定点云数据所在截面的圆心位置。本发明实施例对驱动标定球的旋转轴的马达类型不作任何限定，可以是技术人员根据经验进行设置。示例性的，可以采用DD马达（Direct Drive Motor，直接驱动电机）。使用DD马达的好处是，可以提供高频率编码器信号配合线结构光相机。

实施例三

图3是本发明实施例三提供的一种旋转轴标定装置的结构示意图。本实施例可适用于对旋转平台的旋转轴进行标定的情况，该方法可以由旋转轴标定装置来执行，该装置可以采用硬件和/或软件的形式实现，该装置可配置于具备一定运算能力的电子设备中。

如图3所示，该装置包括：点云数据获取模块310、圆心位置确定模块320、球心位置确定模块330和旋转轴位置确定模块340。其中，

点云数据获取模块310，用于获取线结构光图像采集设备所采集的放置于旋转平台的标定球的至少三组待标定点云数据；其中，相同采集位置下所采集的不同组待标定点云数据对应旋转平台的旋转角度不同；相同旋转角度下不同采集位置下的不同组待标定点云数据在标定球表面相互平行；

圆心位置确定模块320，用于分别确定各组待标定点云数据在标定球中所在截面的圆心位置；

球心位置确定模块330，用于根据相同旋转角度下的圆心位置，确定标定球在相应旋转角度下的球心位置；

旋转轴位置确定模块340，用于根据不同旋转角度下的球心位置，确定所述旋转平台的旋转轴位置。

可选的，圆心位置确定模块320，包括：

投影面确定单元，用于针对任一采集位置下任一旋转角度对应的待标定点云数据组，确定该组待标定点云数据在标定球中所在截面，并将该截面作为投影面；

圆心位置确定单元，用于根据该组待标定点云数据的关联待标定点云数据在投影面的投影，确定投影面在标定球中的圆心位置；

其中，关联待标定点云数据与该组待标定点云数据的旋转角度相同。

可选的，投影面确定单元，具体用于：

针对任一采集位置下任一旋转角度对应的待标定点云数据组，将该组待标定点云数据在标定球所在截面进行平面拟合，得到投影面的面方程。

可选的，圆心位置确定单元，具体用于：

确定该组待标定点云数据的关联待标定点云数据在投影面的投影点坐标；

对投影点坐标进行圆拟合，并根据拟合结果确定投影面在标定球中的圆心位置。

可选的，球心位置确定模块330，包括：

参考轴位置确定单元，用于对相同旋转角度下的圆心位置进行直线拟合，得到参考轴位置；

球心位置确定单元，用于根据参考轴位置、相同旋转角度下任一组待标定点云数据在标定球中所在截面的截面数据，确定标定球在相应旋转角度下的球心位置；

其中，截面数据包括圆心位置和截面圆半径。

可选的，球心位置确定单元，具体用于：

根据截面数据中的截面圆半径和标定球的球半径，确定球心与该组待标定点云数据在标定球中所在截面之间的距离；

根据距离、截面数据中的圆心位置和参考轴位置，确定标定球在相应旋转角度下的球心位置。

可选的，旋转轴位置确定模块340，包括：

旋转轴位置确定单元，用于将不同旋转角度下的球心位置进行圆拟合，得到旋转平台的旋转轴位置。

可选的，该装置还包括：

旋转平移数据确定模块，用于根据旋转轴位置，以及线结构光图像采集设备的采集轴位置，确定旋转平移数据；

待重建点云数据获取模块，用于获取线结构光图像采集设备所采集的放置于旋转平台的待重建物体的待重建点云数据；

三维重建模块，用于根据旋转平移数据，对待重建点云数据进行三维重建。

可选的，该装置还包括：

表面展平数据模块，用于对待重建物体的三维重建结果进行二维展平，得到待重建物体的表面展平数据；

表面缺陷检测模块，用于根据表面展平数据，对待重建物体进行表面涂覆信息读取，和/或进行表面缺陷检测。

本发明实施例所提供的旋转轴标定装置，可执行本发明任意实施例所提供的旋转轴标定方法，具备执行各旋转轴标定方法相应的功能模块和有益效果。

本发明的技术方案中，所涉及的待标定点云数据、关联待标定点云数据、圆心位置、球心位置和旋转轴位置等的收集、存储、使用、加工、传输、提供和公开等处理，均符合相关法律法规的规定，且不违背公序良俗。

实施例四

图4是本发明实施例四提供的一种实现旋转轴标定方法的电子设备的结构示意图。电子设备410旨在表示各种形式的数字计算机，诸如，膝上型计算机、台式计算机、工作台、个人数字助理、服务器、刀片式服务器、大型计算机、和其它适合的计算机。电子设备还可以表示各种形式的移动装置，诸如，个人数字处理、蜂窝电话、智能电话、可穿戴设备（如头盔、眼镜、手表等）和其它类似的计算装置。本文所示的部件、它们的连接和关系、以及它们的功能仅仅作为示例，并且不意在限制本文中描述的和/或者要求的本发明的实现。

如图4所示，电子设备410包括至少一个处理器411，以及与至少一个处理器411通信连接的存储器，如只读存储器（ROM）412、随机访问存储器（RAM）413等，其中，存储器存储有可被至少一个处理器执行的计算机程序，处理器411可以根据存储在只读存储器（ROM）412中的计算机程序或者从存储单元418加载到随机访问存储器（RAM）413中的计算机程序，来执行各种适当的动作和处理。在RAM 413中，还可存储电子设备410操作所需的各种程序和数据。处理器411、ROM 412以及RAM 413通过总线414彼此相连。输入/输出（I/O）接口415也连接至总线414。

电子设备410中的多个部件连接至I/O接口415，包括：输入单元416，例如键盘、鼠标等；输出单元417，例如各种类型的显示器、扬声器等；存储单元418，例如磁盘、光盘等；以及通信单元419，例如网卡、调制解调器、无线通信收发机等。通信单元419允许电子设备410通过诸如因特网的计算机网络和/或各种电信网络与其他设备交换信息/数据。

处理器411可以是各种具有处理和计算能力的通用和/或专用处理组件。处理器411的一些示例包括但不限于中央处理单元（CPU）、图形处理单元（GPU）、各种专用的人工智能（AI）计算芯片、各种运行机器学习模型算法的处理器、数字信号处理器（DSP）、以及任何适当的处理器、控制器、微控制器等。处理器411执行上文所描述的各个方法和处理，例如旋转轴标定方法。

在一些实施例中，旋转轴标定方法可被实现为计算机程序，其被有形地包含于计算机可读存储介质，例如存储单元418。在一些实施例中，计算机程序的部分或者全部可以经由ROM 412和/或通信单元419而被载入和/或安装到电子设备410上。当计算机程序加载到RAM 413并由处理器411执行时，可以执行上文描述的旋转轴标定方法的一个或多个步骤。备选地，在其他实施例中，处理器411可以通过其他任何适当的方式（例如，借助于固件）而被配置为执行旋转轴标定方法。

本文中以上描述的系统和技术的各种实施方式可以在数字电子电路系统、集成电路系统、场可编程门阵列（FPGA）、专用集成电路（ASIC）、专用标准产品（ASSP）、芯片上系统的系统（SOC）、负载可编程逻辑设备（CPLD）、计算机硬件、固件、软件、和/或它们的组合中实现。这些各种实施方式可以包括：实施在一个或者多个计算机程序中，该一个或者多个计算机程序可在包括至少一个可编程处理器的可编程系统上执行和/或解释，该可编程处理器可以是专用或者通用可编程处理器，可以从存储系统、至少一个输入装置、和至少一个输出装置接收数据和指令，并且将数据和指令传输至该存储系统、该至少一个输入装置、和该至少一个输出装置。

用于实施本发明的方法的计算机程序可以采用一个或多个编程语言的任何组合来编写。这些计算机程序可以提供给通用计算机、专用计算机或其他可编程数据处理装置的处理器，使得计算机程序当由处理器执行时使流程图和/或框图中所规定的功能/操作被实施。计算机程序可以完全在机器上执行、部分地在机器上执行，作为独立软件包部分地在机器上执行且部分地在远程机器上执行或完全在远程机器或服务器上执行。

在本发明的上下文中，计算机可读存储介质可以是有形的介质，其可以包含或存储以供指令执行系统、装置或设备使用或与指令执行系统、装置或设备结合地使用的计算机程序。计算机可读存储介质可以包括但不限于电子的、磁性的、光学的、电磁的、红外的、或半导体系统、装置或设备，或者上述内容的任何合适组合。备选地，计算机可读存储介质可以是机器可读信号介质。机器可读存储介质的更具体示例会包括基于一个或多个线的电气连接、便携式计算机盘、硬盘、随机存取存储器（RAM）、只读存储器（ROM）、可擦除可编程只读存储器（EPROM或快闪存储器）、光纤、便捷式紧凑盘只读存储器（CD-ROM）、光学储存设备、磁储存设备、或上述内容的任何合适组合。

为了提供与用户的交互，可以在电子设备上实施此处描述的系统和技术，该电子设备具有：用于向用户显示信息的显示装置（例如，CRT（阴极射线管）或者LCD（液晶显示器）监视器）；以及键盘和指向装置（例如，鼠标或者轨迹球），用户可以通过该键盘和该指向装置来将输入提供给电子设备。其它种类的装置还可以用于提供与用户的交互；例如，提供给用户的反馈可以是任何形式的传感反馈（例如，视觉反馈、听觉反馈、或者触觉反馈）；并且可以用任何形式（包括声输入、语音输入或者、触觉输入）来接收来自用户的输入。

可以将此处描述的系统和技术实施在包括后台部件的计算系统（例如，作为数据服务器）、或者包括中间件部件的计算系统（例如，应用服务器）、或者包括前端部件的计算系统（例如，具有图形用户界面或者网络浏览器的用户计算机，用户可以通过该图形用户界面或者该网络浏览器来与此处描述的系统和技术的实施方式交互）、或者包括这种后台部件、中间件部件、或者前端部件的任何组合的计算系统中。可以通过任何形式或者介质的数字数据通信（例如，通信网络）来将系统的部件相互连接。通信网络的示例包括：局域网（LAN）、广域网（WAN）、区块链网络和互联网。

计算系统可以包括客户端和服务器。客户端和服务器一般远离彼此并且通常通过通信网络进行交互。通过在相应的计算机上运行并且彼此具有客户端-服务器关系的计算机程序来产生客户端和服务器的关系。服务器可以是云服务器，又称为云计算服务器或云主机，是云计算服务体系中的一项主机产品，以解决了传统物理主机与VPS服务中，存在的管理难度大，业务扩展性弱的缺陷。

应该理解，可以使用上面所示的各种形式的流程，重新排序、增加或删除步骤。例如，本发明中记载的各步骤可以并行地执行也可以顺序地执行也可以不同的次序执行，只要能够实现本发明的技术方案所期望的结果，本文在此不进行限制。

上述具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是，根据设计要求和其他因素，可以进行各种修改、组合、子组合和替代。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明保护范围之内。

Claims

1.一种旋转轴标定方法，其特征在于，包括：

根据不同旋转角度下的球心位置，确定所述旋转平台的旋转轴位置；

其中，所述分别确定各组待标定点云数据在所述标定球中所在截面的圆心位置，包括：

针对任一采集位置下任一旋转角度对应的待标定点云数据组，确定该组待标定点云数据在所述标定球中所在截面，并将该截面作为投影面；

根据该组待标定点云数据的关联待标定点云数据在所述投影面的投影，确定所述投影面在所述标定球中的圆心位置；

其中，所述关联待标定点云数据与该组待标定点云数据的旋转角度相同；

其中，所述根据相同旋转角度下的圆心位置，确定所述标定球在相应旋转角度下的球心位置，包括：

对相同旋转角度下的圆心位置进行直线拟合，得到参考轴位置；

根据所述参考轴位置、相同旋转角度下任一组待标定点云数据在所述标定球中所在截面的截面数据，确定所述标定球在相应旋转角度下的球心位置；

其中，所述截面数据包括圆心位置和截面圆半径。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述针对任一采集位置下任一旋转角度对应的待标定点云数据组，确定该组待标定点云数据在所述标定球中所在截面，并将该截面作为投影面，包括：

针对任一采集位置下任一旋转角度对应的待标定点云数据组，将该组待标定点云数据在所述标定球所在截面进行平面拟合，得到所述投影面的面方程。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据该组待标定点云数据的关联待标定点云数据在所述投影面的投影，确定所述投影面在所述标定球中的圆心位置，包括：

确定该组待标定点云数据的关联待标定点云数据在所述投影面的投影点坐标；

对所述投影点坐标进行圆拟合，并根据拟合结果确定所述投影面在所述标定球中的圆心位置。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述参考轴位置、相同旋转角度下任一组待标定点云数据在所述标定球中所在截面的截面数据，确定所述标定球在相应旋转角度下的球心位置，包括：

根据所述截面数据中的截面圆半径和所述标定球的球半径，确定球心与该组待标定点云数据在所述标定球中所在截面之间的距离；

根据所述距离、所述截面数据中的圆心位置和所述参考轴位置，确定所述标定球在相应旋转角度下的球心位置。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据不同旋转角度下的球心位置，确定所述旋转平台的旋转轴位置，包括：

将不同旋转角度下的球心位置进行圆拟合，得到所述旋转平台的旋转轴位置。

6.根据权利要求1-5任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

根据所述旋转轴位置，以及所述线结构光图像采集设备的采集轴位置，确定旋转平移数据；

获取所述线结构光图像采集设备所采集的放置于旋转平台的待重建物体的待重建点云数据；

根据所述旋转平移数据，对所述待重建点云数据进行三维重建。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

对所述待重建物体的三维重建结果进行二维展平，得到所述待重建物体的表面展平数据；

根据所述表面展平数据，对所述待重建物体进行表面涂覆信息读取，和/或进行表面缺陷检测。

8.一种旋转轴标定装置，其特征在于，包括：

旋转轴位置确定模块，用于根据不同旋转角度下的球心位置，确定所述旋转平台的旋转轴位置；

其中，圆心位置确定模块，包括：

其中，关联待标定点云数据与该组待标定点云数据的旋转角度相同；

其中，球心位置确定模块，包括：

其中，截面数据包括圆心位置和截面圆半径。

9.一种电子设备，其特征在于，包括：

一个或多个处理器；

存储器，用于存储一个或多个程序；

当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现如权利要求1-7任一项所述的一种旋转轴标定方法。

10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现如权利要求1-7任一项所述的一种旋转轴标定方法。