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龙图腾网获悉吉林大学申请的专利一种线结构光系统的轴线标定方法获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN119845194B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-07-11发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202510316473.0，技术领域涉及：G01B11/27；该发明授权一种线结构光系统的轴线标定方法是由刘思远;李虹霖;包昊菁;李昳娴;聂新宇;祝子祎;胡正乙;孟祥瑞设计研发完成，并于2025-03-18向国家知识产权局提交的专利申请。

本一种线结构光系统的轴线标定方法在说明书摘要公布了：本发明涉及一种线结构光系统的轴线标定方法，属于机器视觉测量领域，方法包括：S1.三爪卡盘夹持具有理想朗伯表面的圆柱标定体，圆柱标定体与三爪卡盘的轴线保持同轴；S2.完成线结构光系统的安装、标定；S3：扫描并记录绕轴线做匀速旋转运动的圆柱标定体各帧轮廓点云及旋转角度，校验同轴关系；S4：利用结构光平面法向量并将轮廓点云拟合成椭圆后变换为正圆，获取轴线初值；S5：利用罗德里格斯公式拼接各帧轮廓点云，结合圆柱几何约束与圆柱标定体总体轮廓点云至轴线距离分布的方差构建目标函数，迭代优化轴线方程，本发明操作流程简便、标定体易于获得，轴线初值获取方法为后续优化算法提供可靠的初始值，目标函数经优化算法迭代求解增加了准确性。

本发明授权一种线结构光系统的轴线标定方法在权利要求书中公布了：1.一种线结构光系统的轴线标定方法，其特征在于：应用的线结构光系统的轴线标定系统包括： 线结构光系统：包括相机和线激光器； 待标定机构：三爪卡盘、转动皮带、待标定转台、电机转轮、卡盘转轮、旋转电机； 圆柱标定体和待标定体顶针机构； 所述线结构光系统的轴线标定方法包括： S1：所述待标定转台前端的三爪卡盘夹持具有理想朗伯表面的圆柱标定体，所述圆柱标定体的轴线与所述三爪卡盘的轴线保持同轴； S2：完成所述线结构光系统的安装，并对所述线结构光系统的相机及结构光平面进行标定； S3：所述圆柱标定体绕轴线做匀速旋转运动，所述线结构光系统扫描并记录所述圆柱标定体各帧轮廓点云及旋转角度；校验所述圆柱标定体与待标定转台轴线的同轴关系，如满足同轴，则继续执行S4，否则返回到所述S1重新校准； S4：基于结构光平面法向量与所述轮廓点云拟合成的椭圆，通过所述椭圆投影变换为正圆，基于所述正圆在轴线方向上的投影获取轴线初值； S5：基于所述轴线初值，利用罗德里格斯公式拼接各帧轮廓点云得到总体轮廓点云，结合圆柱几何约束与圆柱标定体总体轮廓点云至轴线距离分布的方差构建目标函数，迭代优化轴线方程； 所述S3具体步骤如下； S3.1：设置待标定转台的转速，所述转速与相机采集到的帧率相匹配； S3.2：旋转电机启动，所述三爪卡盘匀速旋转带动所述圆柱标定体旋转，所述线结构光系统扫描所述圆柱标定体并记录各帧轮廓点云及旋转角度； S3.3：比对所述各帧轮廓点云在相机坐标系下对应点的偏移量，利用基于像元尺寸映射的方法校验所述圆柱标定体与待标定转台的同轴关系，相机像元尺寸、物距及相机焦距均为已知，当所述三爪卡盘的旋转轴线与所述圆柱标定体的回转轴线重合时，所述轮廓点云中的点对在三维空间中的对应距离小于容差，满足下述公式2： （2）； 其中、为图像i与图像j在所述轮廓点云中相对应的点，为调节因子； 对应距离即偏移量小于容差，则满足同轴关系；对应距离大于容差，回到所述S1，在千分表辅助下校准所述三爪卡盘，重新夹持所述圆柱标定体，直到满足同轴关系； 所述S4具体步骤如下： S4.1：依据所述结构光平面法向量与单帧轮廓点云中的初始点构建正交二维坐标系； S4.2：将所述结构光平面与所述圆柱标定体截交产生的轮廓点云，投影至所述正交二维坐标系上并完成椭圆拟合，拟合后获得所述椭圆的中心点、椭圆长轴、椭圆短轴及椭圆倾角； S4.3：基于所述结构光平面法向量，寻找使所述轮廓点云投影为正圆的方向向量，所述方向向量即为轴线方向向量的初值，所述椭圆的中心点经映射得到的三维坐标过待标定轴线即为过轴线空间点初值； 轴线初值获取的推导过程如下： 所述正交二维坐标系中正交单位向量公式如（3）（4）（5）所示： （3）； （4）； （5）； 为推导中间变量，用于构造正交向量并决定的向量方向： 三维坐标系中轮廓点云每个三维点在二维坐标系下的坐标如公式（6）所示： （6）； 在二维坐标系下拟合轮廓点云可得椭圆中心坐标，其经映射至三维坐标系即为过轴线空间点的初值如（7）所示： （7）； 椭圆长轴方向如（8）所示： （8）； 投影方向其一即为轴线方向向量的初值如（9）所示： （9）； 其中，； 所述S5中具体步骤如下： S5.1：基于所述轴线方向向量的初值和过轴线空间点初值利用罗德里格斯公式，绕迭代中间量或迭代初值进行回转拼接各帧轮廓点云得到总体轮廓点云，所述轮廓点云绕回转轴线拼接过程如公式（10）所示： 10）； 其中为旋转矩阵，为单位矩阵，为旋转角度，表示为旋转角度正弦值与反对称矩阵的乘积；表示为1与旋转角度余弦值做差后与反对称矩阵的平方相乘： 是由轴线方向向量构成的反对称矩阵，矩阵如公式（11）所示： （11）； 在进行旋转前将所述轮廓点云置于原点，公式如（12）所示： （12）； 所述轮廓点云绕回转轴线旋转，拼接过程中新点云加入时对原始点云进行旋转，为旋转后得到的轮廓点云，为各轮廓点云的空间坐标与过轴线的空间点坐标做向量减法后进行转置，为上述结果左乘旋转矩阵后进行转置； S5.2：依据所述圆柱标定体几何特点建立目标函数，在多次迭代后使获得的回转轴线方程近似理论值，所述目标函数表达式如（13）所示： （13）； 所述目标函数由两部分构成，第一依赖于所述圆柱标定体的几何尺寸，第二为所述总体轮廓点云至当前迭代下的轴线距离分布的方差进行约束，为点云至轴线距离分布的方差，其中为权重因子，为总体轮廓点云数量，迭代初值选取依赖于所述S4，为各点至轴线距离数值与圆柱标定体尺寸数值作差后的平方根之和，权重与总体轮廓点云总数的倒数乘积，为对上述所得平方根之和求均值并赋予权重，意为获取括号内函数的最小值； 标定所述回转轴线后，第i个轮廓点云的回转角度与相机采样频率及回转角速度的关系如（14）所示： （14）； 轮廓点云在每次迭代中，围绕空间轴线的迭代中间量进行拼接，将拼接后得到的总体轮廓点云通过目标函数进行约束，直至得到的回转轴线方程得到的目标函数最小，便完成了空间轴线的获取即标定过程； 所述圆柱标定体材质为氧化铝陶瓷。

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