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龍圖騰網獲悉華東交通大學申請的專利一種基于單圓柱靶標的線結構光視覺傳感器的完全標定法獲國家發明授權專利權，本發明授權專利權由國家知識產權局授予，授權公告號為：CN113554708B 。

龍圖騰網通過國家知識產權局官網在2025-08-19發布的發明授權授權公告中獲悉：該發明授權的專利申請號/專利號為：202010328488.6，技術領域涉及：G06T7/80；該發明授權一種基于單圓柱靶標的線結構光視覺傳感器的完全標定法是由祝振敏;王心韻;孫翔設計研發完成，并于2020-04-23向國家知識產權局提交的專利申請。

本一種基于單圓柱靶標的線結構光視覺傳感器的完全標定法在說明書摘要公布了：本發明提出了一種基于單圓柱目標的線結構光系統完整標定方法。校準過程如下：將圓柱形目標放置至少一次，并用激光投影儀的光帶照亮。視覺傳感器采集目標圖像，提取出圓柱目標的激光條紋和輪廓圖像。根據圓柱目標的輪廓特征和共線矢量的定義，利用提取的輪廓圖像求解攝像機的內部參數。由于線結構光平面和圓柱目標在圓柱直徑投影方向上的交線是一個標準圓，因此在攝像機坐標系上建立了光平面方程。在復雜的工業環境下，采用傳統的張氏定標方法在不同位置拍攝多幅棋盤圖像是不合適的，而且由于圓柱目標的輪廓特性，可以同時進行攝像機定標和線結構定標。本發明提出方法不需要依賴多幅圖像的約束，操作簡單，滿足工業三維測量技術的要求。

本發明授權一種基于單圓柱靶標的線結構光視覺傳感器的完全標定法在權利要求書中公布了：1.一種基于單圓柱靶標的線結構光視覺傳感器的完全標定法，其特征在于，包括：激光發射器、攝像機、三角架及三維圓柱靶標，所述圓柱靶標在激光發射器的前方，三維靶標在攝像機視野范圍內，攝像機固定在三角架上； 應用所述完全標定法，包括如下步驟： 第一步：圓柱靶標放置在合適的位置，攝像機捕獲圓柱靶標的邊緣信息及線結構光視覺傳感器與圓柱靶標相交處的光條紋；值得注意的是，由于圓柱靶標特有的幾何特征，此時圓柱靶標的任何位置都是被允許的，只需將圓柱靶標與外界環境的顏色區隔開即可； 第二步：通過共線向量外積之模為零，圓柱的對稱性的距離約束，對攝像機進行畸變參數求解，再利用圓柱靶標邊緣深度信息求解攝像機焦距；獲得攝像機內部參后對圖片進行畸變校正； 第三步：提取畸變矯正后的光中心條紋，求解空間圓錐方程，利用投影性質結合圓柱靶標信息求得光平面方程； 第二步中，解攝像機畸變參數過程中，理想成像點記錄為up,vp，透鏡畸變點記錄為ud,vd，它們之間的關系如下： 其中u0v0是畸變中心，系數k1表示透鏡的一階徑向畸變； 對于非線性攝像機鏡頭畸變校正，可以利用標定前給定場景的可用信息來解決攝像機鏡頭畸變問題；對于由直線上任意兩點組成的向量，由于共線性，外積的模為零；對于定標目標，可以在定標圖像上提取兩條線的特征點，每條線都有Nnn＝1,2個特征點；Pi是理想的成像點，PiPi+1由兩個相鄰特征點Pi和Pi+1構成的矢量；計算模以求解： |Pi-1Pi×PiPi+1|2＝[upi-upi-1vpi+1-vpi-upi+1-upivpi-vpi-1]2i＝2,3,…,Nn-12 在標定圖像上提取兩條曲線的特征點作為標定目標；將每條曲線分成兩個對稱部分，每個部分上有Nmm＝1,2,3,4特征點；根據對應的特征點Dmjj＝1,2,…，Nm，其中Dmj是相機坐標系中的空間坐標；可以獲得坐標的距離約束： |D1j-D3j|＝|D2j-D4j|,j＝1,2,…,Nm3 攝像機一階徑向畸變系數k1和鏡頭畸變中心u0,v0的參數估計算法的具體實施步驟如下： 1確定畸變系數和畸變中心的范圍；設rd max為畸變中心到圖像邊緣距離的最大值，可得k1的范圍為設圖像大小為w×h,w和h分別為圖像的長和寬，畸變中心一般位于圖像中心附近0.1w×0.1h大小的矩形區域內，得u0∈[0.45w,0.55w]， v0∈[0.45h,0.55h]； 2采用Zernike矩提取圓柱靶標邊緣輪廓的亞像素特征，獲得原始畸變圖像的邊緣亞像素點；由于結構光條紋對圖像邊緣提取有一定的影響，本發明結合鏡頭畸變模型，對所選標定靶標在標定圖像上提取到的2條直線的特征點進行二次曲線擬合； 3根據上述畸變參數k1,u0,v0的取值范圍，分別選擇相應的步長Δk1,Δu0,Δv0，得到畸變參數組合k1 p,u0 q,v0 r： 其中 p＝1,2,…,N1,q＝1,2,…,N2,r＝1,2,…,N3,Δk1＝21rd max2N1,Δu0＝0.1wN2,Δv0＝0.1hN3； 對式中每種系數組合k1 p,u0 q,v0 r計算邊緣圖像的校正； 4利用非線性優化對上述各種系數組合進行搜索，獲得最優解，此時對應的參數即為最佳值； 對圖像完整畸變校正后，可根據圓柱靶標的幾何信息求得圖像焦距；將上述選取的標定靶標上提取的兩條直線的特征點畸變校正后依然有Nnn＝1,2個特征點；由于圓柱靶標可能不是完全水平放置，建立一個繞攝像機坐標系z軸旋轉θ度的新坐標系，將所獲靶標圖像旋轉成為完全垂直于水平面的圖像；根據剛體變換的性質可以得到： 利用透視投影模型可以得到： k為焦距與圓柱中心軸的深度比，即k＝fz1；d為圓柱靶標的高；x1為圓柱靶標點P3,4在攝像機坐標系上x軸的位置；y1為圓柱靶標點P3,4在攝像機坐標系上y軸的位置； 利用非線性最小二乘算法求得x1,y1,k；畸變校正后擬合的出的曲線為橢圓且在xoz平面上的投影為標準圓形， 可得： 根據擬合的橢圓性質可得： 其中，s為任意不為零的比例尺度，t1為圓柱靶標圓心的x軸信息且t1＝x1+Rx，t2為圓柱靶標圓心的z軸信息，Rx為圓柱靶標的半徑信息；根據式7即可求得歸一化焦距ax、ay。

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