[發明專利]雙目攝像機和單個投影光源同步標定方法

無效

• 申請號: 201210344108.3
• 申請日: 2012-09-18
• 公開（公告）號: CN102878925A
• 公開（公告）日: 2013-01-16
• 發明（設計）人: 宋麗梅;楊燕罡;陳卓
• 申請（專利權）人: 天津工業大學
• 主分類號: G01B11/00
• 分類號: G01B11/00;G01B11/24;G06T7/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及雙目攝像機和單個投影光源高精度同步標定方法，更具體的說，本發明所提供的標定方法，可以同時獲得兩個攝像機和單個投影光源的內部和外部參數，并自動將兩個攝像機拍攝到的三維信息進行拼接。

背景技術

三維重建方法已廣泛應用于工業檢測、逆向工程、人體掃描、文物保護、服裝鞋帽等多個領域，對自由曲面的檢測具有速度快、精度高的優勢。按照使用的攝像機的個數不同，三維重建方法分為：單目、雙目和多目三維重建系統。

單目系統一般包括單個攝像機和單個投影光源，主要是采用相位測量輪廓術(Phase?Measuring?Profilometry，PMP)，也被稱為相移測量輪廓術(Phase?Shifting?Profilometry，PSP)來進行三維測量。相位測量方法是向被測物體上投射固定周期的按照三角函數(正弦或者余弦)規律變化的光亮度圖像，此光亮度圖像經過大于3步的均勻相移，最好為4-6步均勻相移，向物體投射4-6次光亮度圖像，最終完成一個周期的相位移動。物體上面的每個點，經過相移圖像的投射后，在圖像中會分別獲得幾個不同的亮度值。此亮度值經過解相運算，會獲得唯一的相位值。通過單個攝像機和單個投影光源的標定方法，可以獲得攝像機及投影光源的幾何位置信息，就可以利用所獲得的相位值及相關的幾何位置信息，獲得被測場景的三維坐標信息。

雙目系統一般包括兩個攝像機和一個投影光源，主要采用立體匹配的方法來進行三維重建。即物空間坐標系中的某一點P，會分別在兩個攝像機中拍攝到P點的成像點P1和P2，利用物空間的P點和兩個成像點P1和P2所構成的三角關系，以及事先已經標定好的兩個攝像機之間的位置關系及內部參數信息，即可以解算出P點的三維坐標。

多目系統一般是建立在多個單目或者雙目系統的基礎之上，其原理是對單目或者雙目系統的拼接和集成。

已有的雙目系統由于是利用物空間P點和兩個成像點P1和P2的三角關系來獲得三維坐標信息，其優點是：無需對投影光源進行標定。其缺點是：只有兩個攝像機都能拍攝到的部分，才能獲得三維坐標信息，如果只有一個攝像機能夠拍攝的范圍，由于無法構成三維測量關系，因此無法獲得三維點云，也就是說，已有的雙目系統只能獲得兩個攝像機拍攝場景的交集。

本發明給出了一種雙目攝像機和單個投影光源的同步標定方法，無需增加硬件成本，但該方法與已有雙目系統的最大差別是，只要有一個攝像機能夠拍攝到的物空間點，都可以獲得三維坐標信息，因此本發明所提供的標定方法，可以獲得兩個攝像機拍攝到的場景的并集，增加了測量范圍，減少測量次數，節省測量時間。

發明內容

本發明提供一種單個攝像機和單個投影光源同步標定方法，經過標定后的參數能夠應用于高精度三維測量中，可以彌補已有標定方法存在的缺陷，提高標定和三維測量的精度。

所述的單個攝像機和單個投影光源同步標定系統的硬件系統包括：

用于投射光信號的投影光源裝置，投影光源的分辨率為L_R×L_C，投影光源的個數為1個；

用于精度控制、圖像采集和數據處理的計算機；

用于采集圖像的彩色或者黑白攝像機，圖像分辨率為C_R×C_C，攝像機個數為1個；

用于放置所述的投影光源裝置和所述的彩色或者黑白攝像機的掃描平臺；

本發明所設計的兩個攝像機和單個投影光源同步標定方法，具體操作步驟如下：