1.一种十字线结构光双目视觉扫描系统,其特征在于,包括扫描装置和后台处理装置;
所述扫描装置包括线激光器以及分别位于所述线激光器两侧的第一相机和第二相机,所述线激光器用于产生线激光条;所述第一相机和所述第二相机用于当所述线激光条照射在被测物时,同时对所述被测物进行多次拍摄,每次拍摄分别得到左侧图像和右侧图像,得到多个图像组;
所述后台处理装置,用于分别对每个图像组的左侧图像和右侧图像进行极线校正,并根据校正后的左侧图像得到左侧图像线激光条中心线,并根据校正后的右侧图像得到右侧图像线激光条中心线,并根据所述左侧图像线激光条中心线和所述右侧图像线激光条中心线得到十字线光条交叉点,并分别得到各个所述图像组的十字线光条交叉点,并根据各个所述十字线光条交叉点建立被测物的三维点云,根据所述三维点云得到被测物的三维构造图;
所述第一相机和所述第二相机还用于,当关闭所述线激光器时,拍摄所述被测物的原始左侧图像和原始右侧图像;
所述后台处理装置包括校正单元、提取单元、处理单元和三维建立单元;
所述校正单元用于,建立所述第一相机和所述第二相机的世界坐标系,根据所述世界坐标系建立所述第一相机和所述第二相机之间的坐标转换关系,并根据所述坐标转换关系对每个图像组的左侧图像和右侧图像进行极线校正,得到校正后的左侧图像和校正后的右侧图像;
所述提取单元用于,根据图像减背景算法分别提取所述校正后的左侧图像和所述校正后的左侧图像中的光条特征,得到左侧结构光光条和右侧结构光光条,所述左侧结构光光条和所述右侧结构光光条形成十字线光条;
所述处理单元用于,以预设的水平、垂直、左侧倾斜和右侧倾斜四个方向模板分别对所述左侧结构光光条和所述右侧结构光光条建立左侧结构光矩阵组和右侧结构光矩阵组,并根据所述左侧结构光矩阵组得到在所述被测物处的左侧图像线激光条中心点,根据所述左侧图像线激光条中心点得到左侧图像线激光条中心线,以及根据所述右侧结构光矩阵组得到在所述被测物处的右侧图像线激光条中心点,根据所述右侧图像线激光条中心点得到右侧图像线激光条中心线,根据所述左侧图像线激光条中心线和所述右侧图像线激光条中心线得到交点,作为十字线光条交叉点,并分别得到各个所述图像组的十字线光条交叉点;
所述三维建立单元用于,以各个所述图像组的十字线光条交叉点为原点建立所述校正后的左侧图像和所述校正后的右侧图像的坐标轴,以所述坐标轴的Y轴作为中心分界线,以所述十字线光条交叉点为起点沿所述中心分界线上下逐行移动搜索,得到所述左侧图像线激光条中心点的坐标和所述右侧图像线激光条中心点的坐标,根据所述左侧图像线激光条中心点的坐标在所述原始左侧图像中进行领域像素搜索匹配,匹配到对应的左侧图像像素点,根据所述原始左侧图像所述右侧图像线激光条中心点的坐标在所述原始右侧图像中进行领域像素搜索匹配,匹配到对应的右侧图像像素点,直至匹配得到各个图像组中左侧图像像素点和右侧图像像素点,根据所述各个图像组中左侧图像像素点和右侧图像像素点建立所述被测物的三维点云,根据所述三维点云得到被测物的三维构造图。
2.根据权利要求1所述的十字线结构光双目视觉扫描系统,其特征在于,所述校正单元具体用于:
设所述被测物为p点,所述p点在世界坐标系、第一相机坐标系和第二相机坐标系的非齐次坐标分别为pw、p1和p2,根据第一式建立所述世界坐标系和所述第一相机的坐标关系以及建立所述世界坐标系和所述第二相机的坐标关系,所述第一式为根据所述第一式得到所述第一相机和所述第二相机之间的坐标转换关系,所述坐标转换关系为
其中,R1和t1为所述第一相机的外部参数,R2和t2为所述第二相机的外部参数,为两个相机外部参数的旋转矩阵, 为两个相机外部参数的平移矩阵。
3.根据权利要求1所述的十字线结构光双目视觉扫描系统,其特征在于,所述扫描装置还包括支撑平台、支撑杆、第一连接部件、第二连接部件和伺服电机,所述支撑平台为方形板状结构,所述支撑杆竖直的设置在所述支撑平台的边缘处,所述支撑杆的侧面设有滑轨,所述第一连接部件和所述第二连接部件由上至下滑动连接在所述支撑杆的滑轨上并定位;所述伺服电机固定在所述第一连接部件上且靠近所述支撑平台的一侧,所述线激光器固定在所述伺服电机的联轴器上,所述伺服电机通过所述联轴器驱动所述线激光器转动;
所述第一相机和所述第二相机设置在所述第二连接部件上且以所述线激光器为轴对称的位于所述线激光器的两侧。
4.根据权利要求3所述的十字线结构光双目视觉扫描系统,其特征在于,所述第一连接部件包括第一滑块、第一滑轮和第一固定支架,所述第一滑块通过所述第一滑轮与所述支撑杆的滑轨滑动连接;所述第一固定支架为L型板状结构,所述第一固定支架的竖直端贴合在所述第一滑块的表面,其水平端向所述支撑平台的中心处延伸;所述伺服电机固定在所述第一固定支架的水平端处。
5.根据权利要求3所述的十字线结构光双目视觉扫描系统,其特征在于,所述第二连接部件包括第二滑块、第二滑轮、第二固定支架、第一转盘部件和第二转盘部件,所述第二滑块通过所述第二滑轮与所述支撑杆的滑轨滑动连接,所述第二固定支架为矩形板状结构,所述第二固定支架的中部固定在所述第二滑块上;
所述第一转盘部件包括第一连接块和与所述第一连接块转动连接的第一刻度转动盘,所述第二转盘部件包括第二连接块和与所述第二连接块转动连接的第二刻度转动盘;所述第一连接块和所述第二连接块固定在所述第二固定支架上且以所述线激光器为轴对称的位于所述线激光器的两侧,所述第一相机与所述第一刻度转动盘固定连接,所述第二相机与所述第二刻度转动盘固定连接;所述第一刻度转动盘和所述第二刻度转动盘的外表面上周向的设有刻度。
6.根据权利要求3所述的十字线结构光双目视觉扫描系统,其特征在于,所述扫描装置还包括用于将所述第一相机采集的数据传输至所述后台处理装置的第一数据线,所述第一数据线与所述第一相机的输出端口连接;
所述扫描装置还包括用于将所述第二相机采集的数据传输至所述后台处理装置的第二数据线,所述第二数据线与所述第二相机的输出端口连接。
7.根据权利要求3所述的十字线结构光双目视觉扫描系统,其特征在于,所述扫描装置还包括编码器,所述编码器设置在所述支撑平台上,所述编码器与所述伺服电机电连接;
所述编码器用于记录所述伺服电机的联轴器的转动角度,当转动完成一周时,生成停止信号;
所述伺服电机用于,根据所述停止信号停止转动。
8.一种十字线结构光双目视觉扫描方法,其特征在于,包括如下步骤:
获取多个图像组,每个所述图像组均包括左侧图像和右侧图像,所述左侧图像通过预设的第一相机拍摄得到的,所述右侧图像通过预设的第二相机拍摄得到的,所述第一相机和所述第二相机根据预设的线激光条照射在被测物时进行拍摄;
分别对每个图像组的左侧图像和右侧图像进行极线校正;
根据校正后的左侧图像得到左侧图像线激光条中心线,并根据校正后的右侧图像得到右侧图像线激光条中心线,并根据所述左侧图像线激光条中心线和所述右侧图像线激光条中心线得到十字线光条交叉点,并分别得到各个所述图像组的十字线光条交叉点;
根据各个所述十字线光条交叉点建立被测物的三维点云,并根据所述三维点云得到被测物的三维构造图;
所述第一相机和所述第二相机当关闭所述线激光器时,拍摄所述被测物的原始左侧图像和原始右侧图像;
根据所述三维点云得到被测物的三维构造图的过程包括:
建立所述第一相机和所述第二相机的世界坐标系,根据所述世界坐标系建立所述第一相机和所述第二相机之间的坐标转换关系,并根据所述坐标转换关系对每个图像组的左侧图像和右侧图像进行极线校正,得到校正后的左侧图像和校正后的右侧图像;
根据图像减背景算法分别提取所述校正后的左侧图像和所述校正后的左侧图像中的光条特征,得到左侧结构光光条和右侧结构光光条,所述左侧结构光光条和所述右侧结构光光条形成十字线光条;
以预设的水平、垂直、左侧倾斜和右侧倾斜四个方向模板分别对所述左侧结构光光条和所述右侧结构光光条建立左侧结构光矩阵组和右侧结构光矩阵组,并根据所述左侧结构光矩阵组得到在所述被测物处的左侧图像线激光条中心点,根据所述左侧图像线激光条中心点得到左侧图像线激光条中心线,以及根据所述右侧结构光矩阵组得到在所述被测物处的右侧图像线激光条中心点,根据所述右侧图像线激光条中心点得到右侧图像线激光条中心线,根据所述左侧图像线激光条中心线和所述右侧图像线激光条中心线得到交点,作为十字线光条交叉点,并分别得到各个所述图像组的十字线光条交叉点;
以各个所述图像组的十字线光条交叉点为原点建立所述校正后的左侧图像和所述校正后的右侧图像的坐标轴,以所述坐标轴的Y轴作为中心分界线,以所述十字线光条交叉点为起点沿所述中心分界线上下逐行移动搜索,得到所述左侧图像线激光条中心点的坐标和所述右侧图像线激光条中心点的坐标,根据所述左侧图像线激光条中心点的坐标在所述原始左侧图像中进行领域像素搜索匹配,匹配到对应的左侧图像像素点,根据所述原始左侧图像所述右侧图像线激光条中心点的坐标在所述原始右侧图像中进行领域像素搜索匹配,匹配到对应的右侧图像像素点,直至匹配得到各个图像组中左侧图像像素点和右侧图像像素点,根据所述各个图像组中左侧图像像素点和右侧图像像素点建立所述被测物的三维点云,根据所述三维点云得到被测物的三维构造图。