本发明涉及机器视觉，具体地说，涉及一种通过双目相机及激光器三角测距的方法。
背景技术：
1、机器视觉是一项重要的技术，双目相机及激光器三角测距是一种重要的技术手段，用于获取目标物体的距离和三维信息。
2、在现有技术中，双目相机的镜头通常采用简单的透镜组合来聚集光线，但这种方式在光线聚焦的精度和效果上存在一定的局限性，例如，单一的凸透镜可能无法有效地控制光线的折射和聚焦，导致反射光在双目相机感光元件上的成像质量不高，从而影响后续的图像处理和距离计算，在光斑中心位置的确定方面，现有技术往往采用较为简单的图像处理算法，对光斑图像的峰值强度和标准差的利用不够充分，导致初始光斑中心坐标的确定不够准确，这可能会使得在后续的子像素级别计算中，无法精确地确定光斑的中心位置，进而影响距离测量的精度，此外，在将虚拟三角形代入三角测量原理计算距离时，现有技术可能对激光器和双目相机之间的空间位置关系的校准不够精确，从而导致计算出的双目相机与目标物体的距离存在误差，同时，在电路板控制激光器和双目相机协同工作方面，现有技术可能存在协同效率不高、稳定性不足的问题，使得扫描仪在定位到动态参照系统并生成目标物体的3d图像时，效果不够理想，为了解决这一技术问题，于是我们提供了一种通过双目相机及激光器三角测距的方法。
技术实现思路
1、本发明的目的在于提供一种通过双目相机及激光器三角测距的方法及系统，以解决上述背景技术中提出的问题。
2、为实现上述目的，本发明目的之一在于，提供了一种通过双目相机及激光器三角测距的方法，包括以下步骤：
3、s1、激光器发出光线照射在目标物体上，光线反射回来穿过双目相机的镜头，双目相机的镜头将光线聚集在双目相机感光元件上，形成反射光，通过移动目标物体使得反射光在双目相机感光元件上的聚焦位置改变，获得光斑；
4、s2、双目相机对光斑进行图像采集，获得光斑图像，并引入图像处理算法光斑图像的峰值强度和标准差，根据光斑图像的峰值强度和标准差拟合亮度分布模型，获得初始光斑中心坐标，将初始光斑中心坐标代入子像素级别计算确定光斑的中心位置；
5、s3、通过校准板获得激光器和双目相机之间的空间位置，并将光斑的中心位置、激光器以及目标物体上的反射点构成个虚拟三角形，将虚拟三角形代入三角测量原理，计算出双目相机与目标物体的距离；
6、s4、将目标物体的距离反馈至电路板中，电路板控制激光器和双目相机协同工作，使得扫描仪自行定位到一个动态参照系统，生成目标物体的3d图像。
7、作为本技术方案的进一步改进，所述s1中双目相机的镜头将光线聚集在双目相机感光元件上，形成反射光的方式，具体包括：
8、双目相机的镜头采用多镜片组合，所述多镜片组合为凸透镜和凹面镜协同工作使光线聚集，所述凸透镜和凹面镜协同工作的具体步骤为：
9、s1.1、将凸透镜放置在光线入射的前端，凹透镜放置在后端，当光线从目标物体反射进入双目相机镜头时，首先经过凸透镜，使光线向中心折射，获得初步反射光；
10、s1.2、将初步反射光再穿过凹透镜，并进行发散调整，使得初步反射光逐步聚集在双目相机感光元件上，得到反射光。
11、作为本技术方案的进一步改进，所述s1中通过移动目标物体使得反射光在双目相机感光元件上的聚焦位置改变，获得光斑的方式，具体包括：
12、设目标物体与激光器的最终距离为，双目相机镜头的焦距为，将目标物体与激光器的最终距离和双目相机镜头的焦距代入薄透镜成像公式计算出双目相机镜头到聚焦位置的像距，所述薄透镜成像公式为；
13、设反射光在双目相机感光元件上聚焦的位置坐标为，以双目相机镜头的光轴为轴建立坐标系，当目标物体发生移动时，入射角随着目标物体的移动发生改变，则反射光在双目相机感光元件上聚焦的位置横坐标也相应改变，所述，按照固定间隔距离移动目标物体，获得不同入射角下反射光在感光元件上聚焦的多个位置点，将所述多个位置点进行集合构成光斑在双目相机感光元件上的位置分布。
14、作为本技术方案的进一步改进，所述s2中双目相机根据光斑的强度分布特性拟合亮度分布模型的方式，具体包括：
15、使用双目相机对光斑进行图像采集，获得光斑图像，并通过图像处理算法提取光斑图像的峰值强度和标准差，所述光斑图像的峰值强度和标准差的计算公式为：
16、；
17、；
18、其中，表示为峰值强度，表示为光斑内像素点的总数，表示为第个像素点的强度值，表示为标准差，表示为光斑强度的均值，将光斑图像的峰值强度和标准差代入高斯分布模型中拟合亮度分布模型，所述高斯分布模型的表达式为：
19、；
20、其中，表示为自然常数，表示为初始光斑中心坐标，表示坐标处的灰度值。
21、作为本技术方案的进一步改进，所述s2中将初始光斑中心坐标代入子像素级别计算确定光斑的中心位置的方式，具体包括：
22、以为中心，选取范围内的像素点进行子像素级别的计算，所述子像素级别的计算的具体方式为：
23、构建目标函数，所述目标函数的目标是找出使目标函数最小的，所述目标函数的表达式为：
24、；
25、使用梯度下降算法不断迭代更新的值，直到目标函数收敛到最小值，在每次迭代更新中，更新的值为：
26、；
27、其中，表示为迭代次数，为学习率，用于控制迭代的步长，重复上述的迭代过程，直到目标函数收敛到最小值，当目标函数收敛到最小值时对应的即为光斑的中心位置。
28、作为本技术方案的进一步改进，所述s3中通过校准获得激光器和双目相机之间的空间位置，并将光斑的中心位置、激光器以及目标物体上的反射点构成个虚拟三角形的方式，具体包括：
29、打开激光器并放置校准板，调整双目相机位置，并利用图像处理算法识别校准板特征点位置，计算出双目相机内参和外参以及激光器相对于校准板的位置，从而得出激光器和双目相机的空间位置，当激光器发射光线照射目标物体并在双目相机感光元件上形成光斑后，确定光斑中心位置，根据空间位置确定从激光器到光斑中心的连线方向，假设反射点与光斑中心在同一水平面，连接激光器、光斑中心和反射点构成虚拟三角形。
30、作为本技术方案的进一步改进，所述s3中将虚拟三角形代入三角测量原理，计算出双目相机与目标物体的距离的方式，具体包括：
31、通过测量获取虚拟三角形中激光器和双目相机之间的连线与双目相机镜头之间的连线形成的夹角为，双目相机两个镜头之间的距离为，光斑中心位置与双目相机一个镜头的连线和双目相机镜头之间的连线形成的夹角为，根据三角测量原理，通过公式计算出双目相机与目标物体的距离，即：
32、；
33、其中，表示为双目相机与目标物体的距离。
34、作为本技术方案的进一步改进，所述s4中电路板控制激光器和双目相机协同工作，使得扫描仪自行定位到一个动态参照系统，生成目标物体的3d图像的方式，具体包括：
35、将双目相机与目标物体的距离转换为数字信号传输至电路板，所述电路板的微控制器接收并根据算法生成控制信号，所述控制信号对激光器的功率及双目相机的焦距进行调整，并利用双目相机与目标物体的距离让扫描仪在动态参照系统中进行定位，然后双目相机按照调整后的焦距采集图像并进行立体匹配处理，计算出目标物体上的边缘点在三维空间中相对于双目相机的距离值，最后通过3d重建算法构建目标物体3d模型，并输出目标物体的3d图像。
36、与现有技术相比，本发明的有益效果：
37、一种通过双目相机及激光器三角测距的方法中，采用凸透镜和凹面镜协同工作的多镜片组合，使光线能够更有效地聚集在双目相机感光元件上，提高了图像质量，通过引入图像处理算法对光斑图像的峰值强度和标准差进行分析，并代入子像素级别计算，能够更准确地确定光斑的中心位置，从而提高距离测量的准确性，通过将目标物体的距离反馈至电路板，电路板能够更精确地控制激光器和双目相机协同工作，提高了工作效率和稳定性，通过精确测量距离、优化图像采集和处理以及使用3d重建算法，能够构建出更准确的目标物体3d模型，并输出高质量的3d图像。
1.一种通过双目相机及激光器三角测距的方法，其特征在于：包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种通过双目相机及激光器三角测距的方法，其特征在于：所述s1中双目相机的镜头将光线聚集在双目相机感光元件上，形成反射光的方式，具体包括：
3.根据权利要求1所述的一种通过双目相机及激光器三角测距的方法，其特征在于：所述s1中通过移动目标物体使得反射光在双目相机感光元件上的聚焦位置改变，获得光斑的方式，具体包括：
4.根据权利要求1所述的一种通过双目相机及激光器三角测距的方法，其特征在于：所述s2中双目相机根据光斑的强度分布特性拟合亮度分布模型的方式，具体包括：
5.根据权利要求1所述的一种通过双目相机及激光器三角测距的方法，其特征在于：所述s2中将初始光斑中心坐标代入子像素级别计算确定光斑的中心位置的方式，具体包括：
6.根据权利要求1所述的一种通过双目相机及激光器三角测距的方法，其特征在于：所述s3中通过校准获得激光器和双目相机之间的空间位置，并将光斑的中心位置、激光器以及目标物体上的反射点构成个虚拟三角形的方式，具体包括：
7.根据权利要求1所述的一种通过双目相机及激光器三角测距的方法，其特征在于：所述s3中将虚拟三角形代入三角测量原理，计算出双目相机与目标物体的距离的方式，具体包括：
8.根据权利要求1所述的一种通过双目相机及激光器三角测距的方法，其特征在于：所述s4中电路板控制激光器和双目相机协同工作，使得扫描仪自行定位到一个动态参照系统，生成目标物体的3d图像的方式，具体包括：
