激光线扫相机的原理

1.硬件组成

有一个单线激光器+一个工业黑白相机组成(成一定角度)

2.光平面标定

光平面标定的是光平面在相机坐标系下的位置.
标定方法:
用棋盘格拦截光平面两次以上,棋盘格的平面位置可以由棋盘格上的角点确定棋盘格在相机坐标系下的位置(因为棋盘格上的角点之间的距离位置是已知的,相当于通过已知2D和3D点对,通过PnP算法就可以求出外参,点对足够多的情况下可以同时求出内参和外参),同样激光线在棋盘格上的点的3D位置也可以获得,两条不共线的线就可以构成一个面,这样棋盘格截取激光面两次,就可以获得光平面在相机坐标系下的位置;

3.工作流程

激光线与相机同时旋转,在扫描的过程中,与光平面相交的点会在图像上成像,将成像的2D点带入光平面方程,就可以获得3D点云.关于在旋转过程中,相机坐标系发生改变,点云如何归到一个坐标系下呢?所以有一个前提,已知运动路径的情况下才能将点云拼接起来.

4.注意事项

1.激光器与相机成的角度会直接影响到精度,一般最好角度为45度,因为这时候,激光器Z轴上的差距在像素上造成差距越大,精度也就越高.但是角度越大,激光器与相机的距离也就越远,所以工业上一般根据实际应用所需的精度来确定该角度.
2.2D图像上激光中心线提取的精度对于结果的精度也有很大的影响,因为2D提取的点带入到光平面方程获得3D点云的.

关于激光中心线提取的方法:
1.灰度重心法:获得激光线的走势,沿着走势方向,在每一点取梯度的法线方向,每一个方向是累加灰度值,求取重心作为中心点的位置,然后将所有中心点放到一起拟合成直线;
2.stegger法:假设激光线的中心的是最亮的,也就是灰度值二阶导为0的地方,以此求取中心点然后拟合直线.