[發(fā)明專(zhuān)利]一種基于編碼圖案投影的三維照相系統(tǒng)及方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201510083634.2
• 申請(qǐng)日: 2015-02-15
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104596444B
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-03-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 薛俊鵬;宋萬(wàn)忠;游健
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 四川川大智勝軟件股份有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): G01B11/25
• 分類(lèi)號(hào): G01B11/25
• 代理公司: 四川力久律師事務(wù)所51221
• 代理人: 熊曉果,林輝輪

1.一種基于編碼圖案投影的三維照相方法，其特征在于，包括標(biāo)定設(shè)置階段和實(shí)時(shí)拍照階段；所述標(biāo)定設(shè)置階段包括如下步驟：

(1-1)標(biāo)定照相裝置內(nèi)參數(shù)，照相裝置內(nèi)參數(shù)包括照相裝置寬度方向上的焦距f_u、高度方向上的焦距f_v、照相裝置主點(diǎn)坐標(biāo)(u₀,v₀)，將照相裝置的有效攝像范圍設(shè)定為測(cè)量空間；

(1-2)進(jìn)行編碼圖案投影，在測(cè)量空間投影獲得具有編碼圖案的空間調(diào)制場(chǎng)；

(1-3)設(shè)定標(biāo)定距離d，對(duì)測(cè)量空間進(jìn)行編碼標(biāo)定，即在測(cè)量空間內(nèi)，從近致遠(yuǎn)，每間隔標(biāo)定距離d依次采集一張編碼圖案，并將在各個(gè)位置采集到的編碼圖案按順序從1到N標(biāo)號(hào)保存為標(biāo)定圖像；

(1-4)在步驟(1-3)的最后操作位置，通過(guò)位姿測(cè)量確定出標(biāo)定世界坐標(biāo)系與照相裝置坐標(biāo)系之間的旋轉(zhuǎn)矩陣R和平移矢量T，其中，R為3×3的正交矩陣，其元素為(r₁,…,r₉)，平移矢量T的分量分別為(T_x,T_y,T_z)；

所述實(shí)時(shí)拍照階段包括如下步驟：

(2-1)進(jìn)行編碼圖案投影，由照相裝置拍攝編碼圖案投影下的被測(cè)物體圖像；

(2-2)以j*j的像素塊為基本單位，計(jì)算所拍攝被測(cè)物體圖像各個(gè)像素塊的空間深度值Z，j為3以上的自然奇數(shù)；其過(guò)程為，計(jì)算被測(cè)物體圖像與各個(gè)標(biāo)定圖像的各像素塊相關(guān)度值C(u,v；t)，計(jì)算公式如下：

C(u,v;t)=((S(u,v;t)-S(u,v;t)‾)·(O(u,v;h)-O(u,v;h)‾))2(S(u,v;t)-S(u,v;t)‾)2·(O(u,v;h)-O(u,v;h)‾)2,t=1...N]]>

其中,(u,v)是當(dāng)前像素塊中中心像素點(diǎn)坐標(biāo)，t是標(biāo)定圖像序列號(hào)，其值從1到N,S(u,v；t)為該像素塊相應(yīng)參考標(biāo)定圖像，O(u,v；h)為當(dāng)前拍攝的被測(cè)物體圖像在該像素塊；和分別為待測(cè)像素塊中S(u,v；t)和O(u,v；h)的平均值；根據(jù)所拍攝被測(cè)物體與參考標(biāo)定圖像的相關(guān)度值C(u,v；t)得出的相關(guān)度值曲線圖進(jìn)行曲線擬合，求解出其最大相關(guān)值所對(duì)應(yīng)的標(biāo)定圖像標(biāo)號(hào)m，根據(jù)標(biāo)定時(shí)拍攝圖像間隔距離d直接獲得計(jì)算點(diǎn)的空間深度值Z＝d×m。

(2-3)根據(jù)旋轉(zhuǎn)矩陣R、平移矢量T以及計(jì)算出的被測(cè)物體圖像各個(gè)像素點(diǎn)的空間深度值Z，求解該像素點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的寬度方向上的坐標(biāo)X和高度方向上的坐標(biāo)Y，從而獲得被測(cè)物體圖像像素點(diǎn)所對(duì)應(yīng)被測(cè)物體表面的三維坐標(biāo)，其計(jì)算公式為：

u=fur1X+r2Y+r3Z+Txr7X+r8Y+r9Z+Tz+u0v=fvr4X+r5Y+r6Z+Tyr7X+r8Y+r9Z+Tz+v0]]>