買專利賣專利找龍圖騰，真高效！ 查專利查商標用IPTOP,全免費！專利年費監控用IP管家,真方便！

龍圖騰網恭喜燕山大學申請的專利基于視覺定位的管狀構件內腔形狀獲取方法及其掃描裝置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：CN115388803B 。

龍圖騰網通過國家知識產權局官網在2025-05-16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：202210946463.1，技術領域涉及：G01B11/24；該發明授權基于視覺定位的管狀構件內腔形狀獲取方法及其掃描裝置是由李艷文;劉建鑫;霍偉豪;庚士涵;栗智民;彭宏鑫;楊毅;王登奎;王華瑋;程凱;羅子茂;姜森威;劉子軒;陳念龍;張政;徐宗國設計研發完成，并于2022-08-08向國家知識產權局提交的專利申請。

本基于視覺定位的管狀構件內腔形狀獲取方法及其掃描裝置在說明書摘要公布了：本發明涉及一種基于視覺定位的管狀構件內腔形狀獲取方法及其掃描裝置，方法包括以下步驟，步驟一：使用視覺定位系統獲取三球靶標中每個靶球的中心坐標；步驟二：對視覺定位系統進行定位，得到視覺定位系統的位姿；步驟三：對移動小車和激光掃描雷達進行定位；步驟四：根據每個時刻激光雷達旋轉的角度及其坐標進行點云拼接，完成對管狀構件內腔表面全部掃描，獲取管狀構件內腔形狀。本發明通過相似原理和矩陣變換完成了管狀構件內腔形狀的拼接計算，提高了計算精度。本發明所使用的掃描裝置能夠進入狹小的管狀構件內部，且不會對待測管狀構件造成損傷，為管狀構件內部形狀信息的獲取提供了高效率解決方案。

本發明授權基于視覺定位的管狀構件內腔形狀獲取方法及其掃描裝置在權利要求書中公布了：1.一種基于視覺定位的管狀構件內腔形狀獲取方法，其特征在于，使用視覺系統采集三球靶標的圖像以對在管狀構件內部移動的掃描裝置進行定位，使用激光雷達獲取管狀構件內腔的形狀數據，其包括以下步驟：步驟1：使用視覺定位系統獲取三個靶球中每一個靶球的中心坐標，具體如下：利用視覺定位系統的相機拍攝安裝于管狀構件內壁頂部的三球靶標，得到三球靶標的二維圖像，使用圖像處理軟件進行識別，獲取的靶球的中心坐標如下所示：Pc＝[u,v]T式中：Pc表示靶球的中心在像素坐標系內的坐標；u表示靶球中心在像素坐標系內的橫坐標；v表示靶球中心在像素坐標系內的縱坐標；T表示矩陣的轉置；步驟2：對視覺定位系統進行定位，得到視覺定位系統的位姿，其具體包括以下子步驟；步驟21：建立靶球中心在相機坐標系中的坐標和靶球中心成像點在相機成像平面上的坐標之間的關系；已知靶球中心在相機坐標系中的坐標P＝X,Y,ZT和靶球中心成像點在相機成像平面上的坐標Pd＝Xd,Yd,fT；根據三角形相似原理，能夠獲得下式所示的關系： 式中：f表示相機成像平面到相機光心的距離，即為焦距；X、Y和Z分別表示靶球中心在相機坐標系中的橫坐標、縱坐標和相機光軸方向上的坐標；Xd表示靶球中心成像點在相機成像平面上的橫坐標；Yd表示靶球中心成像點在相機成像平面上的縱坐標；步驟22：確定靶球中心在相機坐標系中的坐標和靶球中心在像素坐標系中坐標的映射關系；根據靶球中心在相機成像平面上的坐標Pd和靶球中心在像素坐標系上的坐標Pc的關系；確定靶球中心在相機坐標系中的坐標P和靶球中心在像素坐標系中坐標Pc的映射關系，如下式所示： 式中：K表示相機的內參數矩陣；cx和cy表示像素原點沿像素坐標系u軸和v軸平移的距離；fx和fy表示圖像沿u軸和v軸縮放的系數；P表示靶球中心在相機坐標系中的坐標；步驟23：確定靶球中心在相機坐標系中的坐標P與靶球中心在世界坐標系中的坐標PW的映射關系；靶球中心在相機坐標系中的坐標為P和靶球中心在世界坐標系中的坐標PW的映射關系的獲得方法如下所示：P＝RPW+t式中：R表示世界坐標系相對相機坐標系的旋轉矩陣；t表示世界坐標系相對相機坐標系的位移向量；PW表示靶球中心在世界坐標系中的坐標；步驟24：確定視覺定位系統的位姿；結合步驟22與步驟23的計算結果，靶球中心在像素坐標系中的坐標Pc和靶球中心在世界坐標系中的坐標PW的映射關系的獲得方法如下所示： 式中：XW表示靶球中心在世界坐標系中的橫坐標；YW表示靶球中心在世界坐標系中的縱坐標；ZW表示靶球中心在世界坐標系中的橫坐標軸和縱坐標軸所在平面法向量方向上的坐標；t1、t2和t3分別表示世界坐標系相對相機坐標系在X、Y和Z方向的位移分量；riji＝1,...,3,j＝1,...3表示旋轉矩陣R的9個元素；世界坐標系原點設置在三球靶標的三個靶球中心組成的三角形的幾何中心上，已知三球靶標上的三個靶球中心在世界坐標中的坐標PW，每個靶球的中心在像素坐標系中的坐標Pc經圖像處理后得到，將已知條件代入上式，能夠解出世界坐標系相對相機坐標系的旋轉矩陣R和世界坐標系相對相機坐標系的位移向量t，能夠得到視覺定位系統的位姿；步驟3：對移動小車和激光掃描雷達進行定位；根據視覺定位系統的位姿和激光掃描雷達的旋轉角度，能夠得到移動小車坐標系相對于相機坐標系的變換矩陣移動小車坐標系原點在相機坐標系內的坐標和激光掃描雷達坐標系原點在移動小車坐標系內的坐標根據步驟24中計算得到的世界坐標系相對相機坐標系的旋轉矩陣R和世界坐標系相對相機坐標系的位移向量t；求得移動小車原點和激光掃描雷達原點相對世界坐標系的坐標和步驟4：根據每個時刻激光雷達旋轉的角度和激光掃描雷達的坐標進行點云拼接，完成對管狀構件內腔表面全部掃描，獲取管狀構件內腔形狀；將激光雷達獲得的形狀數據中的每一個點在同一坐標系上進行表達，表達方式如下式所示： 式中：PWorld表示激光掃描雷達獲得的點在世界坐標系中的坐標；表示移動小車坐標系相對于第1個三球靶標坐標系的變換矩陣；表示借助第1個三球靶標進行定位時激光掃描雷達獲得的點在移動小車坐標系中的坐標；表示第2個三球靶標坐標系相對于第1個三球靶標坐標系的變換矩陣；表示移動小車坐標系相對于第2個三球靶標坐標系的變換矩陣；表示借助第2個三球靶標進行定位時激光掃描雷達獲得的點在小車坐標系中的坐標；表示第i個三球靶標坐標系相對于第i-1個三球靶標坐標系的變換矩陣；表示移動小車坐標系相對于第i個三球靶標坐標系的變換矩陣；表示借助第i個三球靶標進行定位時激光掃描雷達獲得的點在小車坐標系中的坐標；i表示三球靶標序號；N表示三球靶標總數。

如需購買、轉讓、實施、許可或投資類似專利技術，可聯系本專利的申請人或專利權人燕山大學，其通訊地址為：066004 河北省秦皇島市河北大街西段438號；或者聯系龍圖騰網官方客服，聯系龍圖騰網可撥打電話0551-65771310或微信搜索“龍圖騰網”。