基于多视觉线结构光传感器的大尺度测量方法

李涛涛; 杨峰; 许献磊

doi:doi:10.3788/CJL201744.1104003

中国激光, 2017, 44 (11): 1104003, 网络出版: 2017-11-17

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Method of Large-Scale Measurement Based on Multi-Vision Line Structured Light Sensor

李涛涛 ^1,2,*杨峰 ¹许献磊 ¹

作者单位

¹ 中国矿业大学（北京）煤炭资源与安全开采国家重点实验室, 北京 100083

² 萍乡学院机械电子工程学院, 江西萍乡 337055

图 & 表

图 1. 线结构光传感器结构示意图

Fig. 1. Schematic diagram of line structured light sensor

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图 2. 多视觉线结构光传感器系统模型

Fig. 2. Model of multi-vision line structured light sensor system

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图 3. 传感器标定过程

Fig. 3. Process of sensor calibration

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图 4. 大尺度测量系统装置图

Fig. 4. Setup diagram of large-scale measurement system

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图 5. PTM标定源图片匹配。(a) 1号从相机与主相机图像匹配;(b) 2号从相机与1号从相机图像匹配

Fig. 5. PTM calibration source images matching. (a)Images matching of slave camera 1 and master camera; (b) images matching of slave camera 2 and slave camera 1

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图 6. 高精密齿条

Fig. 6. High-precision rack

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图 7. 测量结果对比。(a)所提方法测得的第9齿轮廓;(b)齿条RSS

Fig. 7. Comparison of the measurement results. (a) Measured profiles of the 9th tooth with the proposed method; (b) RSS of rack

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图 8. (a)主相机局部光条图像;(b)从相机1局部光条图像;(c)从相机2局部光条图像; (d)光条图像拼接结果

Fig. 8. (a) Local light stripe image of master camera; (b) local light stripe image of slave camera 1; (c) local light stripe image of slave camera 2; (d) result of light stripe images stitching

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图 9. 测量结果及局部典型破损对比。(a)、(b)、(c)、(d)严重破损区域S;(e)坑洼;(f)裂缝区域1;(g)裂缝区域2;(h)裂缝轮廓

Fig. 9. Comparison of the measurement results and local typical damages. (a),(b),(c),(d) Severely damaged area S; (e) pothole; (f) crack area 1; (g) crack area 2; (h) profile of crack

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表 1真实模型与重构模型评价参数比较

Table1. Comparison on evaluation parameters of actual model and reconstructed models

Model	TD /mm	TD error (δ)	Crack parameter
			Branchcount	Length /mm	Width /mm
			Branchcount	Length /mm	L₁=525 mm	L₂=493 mm	L₃=418 mm	L₄=373 mm
Actual	2.102	0	5	498	2.28	2.40	5.13	2.89
Method 1	1.583	24.7%	4	390	3.06	2.81	6.32	3.53
Method 2	2.412	14.7%	6	461	2.51	2.56	5.54	3.26
Method 3	2.349	11.8%	6	456	2.45	2.57	5.46	3.10
Proposedmethod	2.273	8.3%	5	477	2.46	2.50	5.31	3.02

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李涛涛, 杨峰, 许献磊. 基于多视觉线结构光传感器的大尺度测量方法[J]. 中国激光, 2017, 44(11): 1104003. Li Taotao, Yang Feng, Xu Xianlei. Method of Large-Scale Measurement Based on Multi-Vision Line Structured Light Sensor[J]. Chinese Journal of Lasers, 2017, 44(11): 1104003.

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图 1. 线结构光传感器结构示意图

Fig. 1. Schematic diagram of line structured light sensor

图 2. 多视觉线结构光传感器系统模型

Fig. 2. Model of multi-vision line structured light sensor system

图 3. 传感器标定过程

Fig. 3. Process of sensor calibration

图 4. 大尺度测量系统装置图

Fig. 4. Setup diagram of large-scale measurement system

图 5. PTM标定源图片匹配。(a) 1号从相机与主相机图像匹配;(b) 2号从相机与1号从相机图像匹配

Fig. 5. PTM calibration source images matching. (a)Images matching of slave camera 1 and master camera; (b) images matching of slave camera 2 and slave camera 1

图 6. 高精密齿条

Fig. 6. High-precision rack

图 7. 测量结果对比。(a)所提方法测得的第9齿轮廓;(b)齿条RSS

Fig. 7. Comparison of the measurement results. (a) Measured profiles of the 9th tooth with the proposed method; (b) RSS of rack

图 8. (a)主相机局部光条图像;(b)从相机1局部光条图像;(c)从相机2局部光条图像; (d)光条图像拼接结果

Fig. 8. (a) Local light stripe image of master camera; (b) local light stripe image of slave camera 1; (c) local light stripe image of slave camera 2; (d) result of light stripe images stitching

图 9. 测量结果及局部典型破损对比。(a)、(b)、(c)、(d)严重破损区域S;(e)坑洼;(f)裂缝区域1;(g)裂缝区域2;(h)裂缝轮廓

Fig. 9. Comparison of the measurement results and local typical damages. (a),(b),(c),(d) Severely damaged area S; (e) pothole; (f) crack area 1; (g) crack area 2; (h) profile of crack

表 1真实模型与重构模型评价参数比较

Table1. Comparison on evaluation parameters of actual model and reconstructed models

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图 3. 传感器标定过程

Fig. 3. Process of sensor calibration

图 4. 大尺度测量系统装置图

Fig. 4. Setup diagram of large-scale measurement system

图 5. PTM标定源图片匹配。(a) 1号从相机与主相机图像匹配;(b) 2号从相机与1号从相机图像匹配

Fig. 5. PTM calibration source images matching. (a)Images matching of slave camera 1 and master camera; (b) images matching of slave camera 2 and slave camera 1

图 6. 高精密齿条

Fig. 6. High-precision rack

图 7. 测量结果对比。(a)所提方法测得的第9齿轮廓;(b)齿条RSS

Fig. 7. Comparison of the measurement results. (a) Measured profiles of the 9th tooth with the proposed method; (b) RSS of rack

图 8. (a)主相机局部光条图像;(b)从相机1局部光条图像;(c)从相机2局部光条图像; (d)光条图像拼接结果

Fig. 8. (a) Local light stripe image of master camera; (b) local light stripe image of slave camera 1; (c) local light stripe image of slave camera 2; (d) result of light stripe images stitching

图 9. 测量结果及局部典型破损对比。(a)、(b)、(c)、(d)严重破损区域S;(e)坑洼;(f)裂缝区域1;(g)裂缝区域2;(h)裂缝轮廓

Fig. 9. Comparison of the measurement results and local typical damages. (a),(b),(c),(d) Severely damaged area S; (e) pothole; (f) crack area 1; (g) crack area 2; (h) profile of crack

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