[發(fā)明專利]一種投影儀標定方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710293985.5
• 申請日: 2017-04-28
• 公開（公告）號: CN106989695B
• 公開（公告）日: 2020-03-31
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 高健;張觀錦;林輝;陳新;陳云;湯暉;賀云波;張昱;楊海東
• 申請（專利權(quán)）人: 廣東工業(yè)大學(xué);佛山市南海區(qū)廣工大數(shù)控裝備協(xié)同創(chuàng)新研究院
• 主分類號: G01B11/25
• 分類號: G01B11/25
• 代理公司: 北京集佳知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11227
• 代理人: 羅滿

1.一種投影儀標定方法，其特征在于，包括：

提供標定板，所述標定板表面具有與其背景顏色不同的圓陣列，包括用于標識位置和方向的至少5個第一類圓、位于其中一條對角線位置上的用于確定標定板有效點數(shù)的第二類圓以及作為特征圓的第三類圓，其中所述第一類圓、所述第二類圓和所述第三類圓的直徑大小依次降低，且所述第一類圓、所述第二類圓和所述第三類圓均為所述圓陣列本身上的圓；

提供包括相機、投影儀、工控機和工作臺的結(jié)構(gòu)光三維檢測系統(tǒng)，其中，所述相機和所述投影儀分別裝在兩個夾具上面，所述投影儀垂直放置，所述相機傾斜放置，調(diào)節(jié)投影儀高度使其對焦在工作臺上并使所述投影儀的投影幅面全部在所述相機的視場內(nèi)，在所述工作臺上放置所述標定板，利用所述投影儀的投影幅面在所述標定板上的范圍確定標定板有效范圍，確定所述標定板有效范圍內(nèi)的所述第二類圓的個數(shù)；

利用所述第一類圓將所述標定板擺正；

在所述標定板有效范圍內(nèi)，拍攝所述標定板的圖片，并由所述投影儀向所述標定板投射編碼條紋并拍攝，然后重復(fù)至少二次本步驟；

對每組帶有條紋的圖像進行相位計算，得到每組標定板圖像上圓心點位置的橫向和縱向絕對相位值，利用圓點提取算法計算標定板圖像上的圓心點像素坐標，結(jié)合得到每個圓心點上的絕對相位值；

將所述標定板的圓心點的絕對相位值從相機像素轉(zhuǎn)換到投影儀的像素，實現(xiàn)對投影儀的標定；

所述利用圓點提取算法計算標定板圖像上的圓心點像素坐標包括：

對所述標定板進行中值濾波和二值化，查找連通區(qū)域得到輪廓圖，根據(jù)長度、長寬比和位置，對所述輪廓圖進行過濾得到圓輪廓圖，進行最小圓擬合后對圓進行排序，得到第一類圓的位置；

由所述第一類圓的位置得出所述標定板的中心點，將所述第一類圓中圓心距短的兩個對稱第一類圓和所述用于標識位置的第一類圓作為仿射變換對應(yīng)圓；

對擺正后的標定板在所述標定板有效范圍內(nèi)進行標定圓心查找并排序；

對排序好的圓心進行反仿射變換得到最終的標定板圖像上的圓心點像素坐標；

所述將所述第一類圓中圓心距短的兩個對稱第一類圓和所述用于標識位置的第一類圓作為仿射變換對應(yīng)圓包括：

由所述第一類圓的位置求出最小距離的一對第一類圓和最大距離的一對第一類圓，將最小距離的一對第一類圓和除了所述最小距離的一對第一類圓和所述最大距離的第一類圓之外的另一個第一類圓組成所述仿射變換的對應(yīng)圓。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的投影儀標定方法，其特征在于，所述利用所述投影儀的投影幅面在所述標定板上的范圍確定標定板有效范圍，確定所述標定板有效范圍內(nèi)的所述第二類圓的個數(shù)包括：

利用所述投影儀的投影幅面在所述標定板上的范圍確定要提取的標定板的圓點數(shù)定位到第二類圓，設(shè)置的要提取的圓點數(shù)為n*n，n為大于5的奇數(shù)，以中心點為對稱點左右第(n-1)/2個中圓為邊界圓，以兩個邊界圓分別在x、y方向上向外半個圓心距長度的位置為邊界形成的矩形為所述標定板有效范圍。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的投影儀標定方法，其特征在于，所述由所述投影儀向所述標定板投射編碼條紋并拍攝包括：

由DLP投影儀向所述標定板投射12幅橫向和12幅縱向的三個頻率的四步相移正弦條紋并拍攝。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的投影儀標定方法，其特征在于，所述對每組帶有條紋的圖像進行相位計算，得到每組標定板圖像上圓心點位置的橫向和縱向絕對相位值包括：

針對所述12幅縱向和12幅橫向的三個頻率的四步相移正弦條紋圖像中每個頻率的四幅圖像進行四步相移相位計算得到每個頻率的包裹相位圖，然后用三頻外差算法對橫向和縱向的三個包裹相位圖進行相位展開得到每組標定板圖像上圓心點位置的橫向和縱向絕對相位值。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的投影儀標定方法，其特征在于，所述將所述標定板的圓心點的絕對相位值從相機像素轉(zhuǎn)換到投影儀的像素包括：

根據(jù)所述圓心點位置的橫向絕對相位值Px和縱向絕對相位值Py以及下式：

得到投影儀的像素坐標(μ，ν)，其中，N為編碼條紋周期，W和H分別為投影儀在水平和垂直方向上的分辨率。