[發(fā)明專利]一種三維掃描系統(tǒng)參數(shù)標(biāo)定方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710445013.3
• 申請(qǐng)日: 2017-06-12
• 公開（公告）號(hào): CN107133989B
• 公開（公告）日: 2020-11-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張洪宇;呂源治;沙歐
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所
• 主分類號(hào): G06T7/80
• 分類號(hào): G06T7/80
• 代理公司: 北京集佳知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11227
• 代理人: 羅滿

1.一種三維掃描系統(tǒng)參數(shù)標(biāo)定方法，其特征在于，包括：

從由三維掃描系統(tǒng)拍攝獲得的標(biāo)定物不同角度的多組標(biāo)定物圖像中，獲取標(biāo)定點(diǎn)數(shù)據(jù)；

基于獲得的所述標(biāo)定點(diǎn)數(shù)據(jù)對(duì)所述三維掃描系統(tǒng)的各個(gè)相機(jī)的參數(shù)分別進(jìn)行初步標(biāo)定，得到初步標(biāo)定結(jié)果；

基于所述初步標(biāo)定結(jié)果，獲得所述三維掃描系統(tǒng)中第一相機(jī)與第二相機(jī)之間進(jìn)行位置坐標(biāo)變換的變換關(guān)系；

基于所述第一相機(jī)和所述第二相機(jī)的初步標(biāo)定結(jié)果以及所述變換關(guān)系，對(duì)所述第一相機(jī)、所述第二相機(jī)的參數(shù)進(jìn)行迭代運(yùn)算，獲得所述三維掃描系統(tǒng)的最終參數(shù)結(jié)果；

所述基于所述第一相機(jī)和所述第二相機(jī)的初步標(biāo)定結(jié)果以及所述變換關(guān)系，對(duì)所述第一相機(jī)、所述第二相機(jī)的參數(shù)進(jìn)行迭代運(yùn)算，獲得所述三維掃描系統(tǒng)的最終參數(shù)結(jié)果，包括：

標(biāo)定點(diǎn)匹配，對(duì)所述第一相機(jī)和所述第二相機(jī)同一時(shí)刻獲取的同一幅標(biāo)定物圖像中獲取的標(biāo)定點(diǎn)進(jìn)行匹配；

迭代初始化，輸入經(jīng)初步標(biāo)定獲得的所述第一相機(jī)、所述第二相機(jī)的內(nèi)部參數(shù)，所述第一相機(jī)的外部參數(shù)，旋轉(zhuǎn)向量和平移向量，以及匹配后的標(biāo)定點(diǎn)的世界坐標(biāo)和像素坐標(biāo)；

重投影運(yùn)算，將第一相機(jī)與第二相機(jī)的匹配標(biāo)定點(diǎn)，從世界坐標(biāo)系經(jīng)坐標(biāo)變換和增加畸變分別投影到第一相機(jī)和第二相機(jī)的像素坐標(biāo)系，重投影運(yùn)算中所用的所述第二相機(jī)的外部參數(shù)由所述第一相機(jī)的外部參數(shù)經(jīng)所述旋轉(zhuǎn)向量和所述平移向量計(jì)算得到；重投影運(yùn)算得到各組標(biāo)定物圖像對(duì)應(yīng)所述第一相機(jī)、所述第二相機(jī)的重投影像素坐標(biāo)矩陣以及雅克比矩陣，所述雅克比矩陣包括所述第一相機(jī)的重投影像素坐標(biāo)矩陣對(duì)所述第一相機(jī)的內(nèi)部參數(shù)、外部參數(shù)求導(dǎo)得到的雅克比矩陣J_flm、J_clm、J_klm、J_olm、J_tlm，所述第二相機(jī)的重投影像素坐標(biāo)矩陣對(duì)所述第二相機(jī)的內(nèi)部參數(shù)求導(dǎo)得到的雅克比矩陣J_frm、J_crm、J_krm，所述第二相機(jī)的重投影像素坐標(biāo)矩陣對(duì)所述第一相機(jī)外部參數(shù)求導(dǎo)得到的雅克比矩陣J_orm、J_trm，以及所述第二相機(jī)的重投影像素坐標(biāo)矩陣對(duì)所述旋轉(zhuǎn)向量、平移向量求導(dǎo)得到的雅克比矩陣J_odm、J_tdm，將所述第一相機(jī)、所述第二相機(jī)匹配后的標(biāo)定點(diǎn)像素坐標(biāo)與所述第一相機(jī)、所述第二相機(jī)重投影像素坐標(biāo)做差運(yùn)算，并寫成單列矩陣E_m，其中m表示第m幅標(biāo)定物圖像，m∈[1，p]；

建立標(biāo)定參數(shù)全局優(yōu)化偏差運(yùn)算矩陣J以及像素偏差單列矩陣W，如下：

進(jìn)行標(biāo)定參數(shù)全局優(yōu)化運(yùn)算，計(jì)算標(biāo)定參數(shù)全局優(yōu)化偏差矩陣，計(jì)算表達(dá)式為：Q＝(J^TJ)^-1J^TW，其中，Q表示標(biāo)定參數(shù)偏差矩陣；精度系數(shù)γ的計(jì)算表達(dá)式為：

其中，O表示旋轉(zhuǎn)向量，T表示平移向量，下標(biāo)new表示計(jì)算得到的新的數(shù)據(jù)；

根據(jù)初始化時(shí)輸入的所述第一相機(jī)、所述第二相機(jī)的內(nèi)部參數(shù)、所述第一相機(jī)的外部參數(shù)、所述旋轉(zhuǎn)向量和所述平移向量以及所述標(biāo)定參數(shù)全局優(yōu)化偏差矩陣Q，更新所述第一相機(jī)、所述第二相機(jī)的內(nèi)部參數(shù)、所述第一相機(jī)的外部參數(shù)，以及所述旋轉(zhuǎn)向量和所述平移向量，進(jìn)行迭代運(yùn)算直到滿足預(yù)設(shè)條件，則結(jié)束迭代運(yùn)算過程，獲得所述三維掃描系統(tǒng)的最終參數(shù)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三維掃描系統(tǒng)參數(shù)標(biāo)定方法，其特征在于，所述獲取標(biāo)定點(diǎn)數(shù)據(jù)包括：

以標(biāo)定物建立世界坐標(biāo)系，以所述標(biāo)定物上設(shè)置的標(biāo)定點(diǎn)的空間坐標(biāo)作為所述標(biāo)定點(diǎn)的世界坐標(biāo)；

從所述標(biāo)定物圖像中識(shí)別出所述標(biāo)定點(diǎn)，并提取所述標(biāo)定點(diǎn)的像素坐標(biāo)；

以所述標(biāo)定點(diǎn)的世界坐標(biāo)和像素坐標(biāo)的組合，作為所述標(biāo)定點(diǎn)的標(biāo)定點(diǎn)數(shù)據(jù)。