[發明專利]一種三維掃描儀標定方法及系統

有效

• 申請號: 201910582596.3
• 申請日: 2019-06-30
• 公開（公告）號: CN110207622B
• 公開（公告）日: 2021-04-20
• 發明（設計）人: 姚劍;余虹亮;李云強;陳穎
• 申請（專利權）人: 武漢尺子科技有限公司
• 主分類號: G01B11/25
• 分類號: G01B11/25
• 代理公司: 武漢謙源知識產權代理事務所(普通合伙) 42251
• 代理人: 尹偉

本發明提供一種三維掃描儀標定方法及系統，其中，所述方法包括：為三維掃描儀外掛一第二影像接收裝置；通過第一影像接收裝置和第二影像接收裝置同時拍攝平面標定板在不同位姿下的多幀影像，對第一影像接收裝置和第二影像接收裝置的內參數和外參數進行標定；通過影像投射裝置向白板投射單幀編碼結構光，第一影像接收裝置和第二影像接收裝置同時拍攝白板在不同位姿下的多幀編碼影像，對第一影像接收裝置和所述影像投射裝置的內參數和外參數進行標定。本發明借助于高分辨率的第二影像接收裝置，采用高分辨率的第二影像接收裝置和掃描儀中的第一影像接收裝置進行配合拍攝，彌補了第一影像接收裝置的分辨率問題，提高了掃描儀標定的精度。

技術領域

本發明涉及相機標定技術領域，更具體地，涉及一種三維掃描儀標定方法及系統。

背景技術

在圖像測量過程以及機器視覺應用中，為確定空間物體表面某點的三維幾何位置與其在圖像中對應點之間的相互關系，必須建立相機成像的幾何模型，這些幾何模型參數就是相機參數。在大多數條件下這些參數必須通過實驗與計算才能得到，這個求解參數的過程就稱之為相機標定(或攝像機標定)。

三維掃描儀包括一影像接收裝置和一影像投射裝置，比如，包括一相機和投影儀，三維掃描儀的標定即為求解影像接收裝置和影像投射裝置的內參數和外參數。傳統對三維掃描儀的標定方法為，使用棋盤格標定板，影像投射裝置向棋盤格標定板投射橫向格雷碼和縱向格雷碼，影像接收裝置對棋盤格標定板在不同位姿下拍攝多幀影像。對每一幀影像中的每一個像素進行解碼，得到其在影像投射裝置底片上的二維像素坐標，然后通過對每一個像素在棋盤格標定板上的三維坐標進行插值得到每一個點在世界坐標系中的坐標。根據每一個像素在影像投射裝置底片上的二維像素坐標和在世界坐標系中的坐標，三維掃描儀中的影像接收裝置和影像投射裝置的內參數和參數進行標定。

采用上述標定方法由于使用棋盤格標定板投射格雷碼，棋盤格標定板上具有棋盤格背景，掃描儀中的影像接收裝置在拍攝棋盤格標定板的影像時，其精度容易受到光線的影響；使用棋盤格標定板，標定板的材質也會對標定的精度有很大的影響。

發明內容

本發明提供一種克服上述問題或者至少部分地解決上述問題的三維掃描儀標定方法及系統，克服了人為標定的不精確性。

根據本發明的一個方面，提供了一種三維掃描儀標定方法，所述三維掃描儀包括一第一影像接收裝置和一影像投射裝置，包括：

S1，為所述三維掃描儀外掛一第二影像接收裝置，所述第二影像接收裝置的分辨率高于所述第一影像接收裝置的分辨率；

S2，通過所述第一影像接收裝置和所述第二影像接收裝置同時拍攝平面標定板在不同位姿下的多幀影像，基于平板標定方式對所述第一影像接收裝置和所述第二影像接收裝置的內參數和外參數進行標定；

S3，通過影像投射裝置向白板投射單幀編碼結構光，所述第一影像接收裝置和所述第二影像接收裝置同時拍攝所述白板在不同位姿下的多幀編碼影像，基于所述第一影像接收裝置和所述第二影像接收裝置的內參數和外參數，對所述第一影像接收裝置和所述影像投射裝置的內參數和外參數進行標定。

本發明的有益效果為：借助于外掛的第二影像接收裝置，其中，第二影像接收裝置的分辨率要高于第一影像接收裝置的分辨率，采用高分辨率的第二影像接收裝置和掃描儀中的第一影像接收裝置進行配合拍攝，彌補了第一影像接收裝置的分辨率問題，提高了掃描儀標定的精度；先通過棋盤格標定板對第一影像接收裝置和第二影像接收裝置進行標定，然后采用白板對第一影像接收裝置和影像投射裝置進行標定，即在對第一影像接收裝置和影像投射裝置進行標定時，采用白板，由于白板無背景，因此，第一影像接收裝置和第二影像接收裝置在拍攝的過程中，不易受到光線的影響，而且由高分辨率的第二影像接收裝置和第一影像接收裝置同時拍攝，相比現有技術的只采用第一影像接收裝置進行拍攝，拍攝得到的影像的精度會更高，從而最終對掃描儀的標定結果也會更精確；影像投射裝置向白板上投射單幀編碼結構光，標定精度不受白板材質的影響。