[發(fā)明專利]對經(jīng)受光照圖案的對象的圖像獲取進行優(yōu)化的方法和設(shè)備

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910851540.3
• 申請日: 2019-09-10
• 公開（公告）號: CN110891170B
• 公開（公告）日: 2021-11-05
• 發(fā)明（設(shè)計）人: R·沃爾夫;T·彭尼;M·格羅斯
• 申請（專利權(quán)）人: 康耐視公司
• 主分類號: H04N13/363
• 分類號: H04N13/363;H04N5/235;H04N9/31
• 代理公司: 廣州嘉權(quán)專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 44205
• 代理人: 黃曉升

本文描述的技術(shù)涉及被配置為確定用于圖像獲取的參數(shù)的方法、設(shè)備和計算機可讀介質(zhì)。一個或多個圖像傳感器中的每個圖像傳感器被布置成捕獲場景的一組圖像，每個圖像傳感器包括可調(diào)整的成像參數(shù)集。投影儀被配置成在場景上投影移動圖案，其中所述投影儀包括可調(diào)整的投影儀參數(shù)集。基于一個或多個約束的集合所述可調(diào)整的投影儀參數(shù)集和可調(diào)整的成像參數(shù)集被確定以用于降低基于所述圖像集生成的3D數(shù)據(jù)中的噪聲。

技術(shù)領(lǐng)域

本文描述的技術(shù)通常涉及優(yōu)化機器視覺圖像獲取的方法和設(shè)備，包括為經(jīng)受隨機光照圖案的對象的圖像獲取確定最優(yōu)參數(shù)。

背景技術(shù)

先進的機器視覺系統(tǒng)及其底層軟件的使用越來越多地應(yīng)用于各種制造和質(zhì)量控制過程，包括醫(yī)療應(yīng)用。機器視覺能夠在批量生產(chǎn)和定制產(chǎn)品的生產(chǎn)中獲得更快、更準(zhǔn)確和可重復(fù)的效果。常見的機器視覺系統(tǒng)包括指向感興趣區(qū)域的一個或多個攝像機、在感興趣區(qū)域上適當(dāng)照明的照明源、捕獲和發(fā)送圖像的幀捕獲器/圖像處理元件、用于運行機器視覺軟件應(yīng)用的計算機或機載處理裝置、以及用于操作所捕獲的圖像的用戶界面。

3D視覺系統(tǒng)的一種形式是以立體攝像機為基礎(chǔ)的，它使用至少兩臺并排排列的攝像機，兩臺攝像機之間具有一至幾英寸的基線。基于立體視覺的系統(tǒng)通常是基于對極幾何和圖像校正。它們可以使用基于相關(guān)性的方法或結(jié)合松弛技術(shù)的方法來從兩個或多個攝像機中找到校正圖像中的對應(yīng)關(guān)系。然而，常規(guī)的立體視覺系統(tǒng)在創(chuàng)建對象和/或場景的精確3D數(shù)據(jù)重建方面受到限制。

發(fā)明內(nèi)容

根據(jù)所公開的主題，提供了用于優(yōu)化用于獲取圖像的機器視覺系統(tǒng)參數(shù)(例如，包括攝像機和/或投影儀/照明器的參數(shù))以便進行3D處理的設(shè)備、系統(tǒng)和方法。該系統(tǒng)可被配置為優(yōu)化各種參數(shù)以確定用于獲取完整圖像序列的最小幀時間，同時滿足各種約束。在一些實施例中，這些約束被設(shè)計成使參數(shù)以一種方式被配置，使得系統(tǒng)獲得具有足夠信息的圖像以進行3D重建并符合系統(tǒng)的機械限制，和/或滿足照明功率限制(例如，避免過熱、對系統(tǒng)的損壞、對操作者的傷害等)。

一些方面涉及用于確定圖像獲取的參數(shù)的系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括一個或多個圖像傳感器，其中每個圖像傳感器被布置成捕獲場景的圖像集，每個圖像傳感器包括可調(diào)整的成像參數(shù)集。該系統(tǒng)包括投影儀，該投影儀被配置成在場景上投影移動圖案，其中該投影儀包括可調(diào)整的投影儀參數(shù)集。該系統(tǒng)包括與一個或多個圖像傳感器和投影儀通信的處理器，其中該處理器被配置為基于一個或多個約束的集合來確定可調(diào)整的投影儀參數(shù)集和可調(diào)整的成像參數(shù)集，以降低基于所述圖像集生成的3D數(shù)據(jù)中的噪聲。

在一些示例中，可調(diào)整的成像參數(shù)集包括幀時間，該幀時間指示在圖像集中每個圖像的持續(xù)時間，可調(diào)整的投影儀參數(shù)集包括圖案在場景上移動的速度，確定可調(diào)整的投影儀參數(shù)集和可調(diào)整的成像參數(shù)集包括確定最小化幀時間的運動速度。處理器可進一步配置為基于讀出一個或多個圖像傳感器的視場所需的最小時間來調(diào)整幀時間。處理器還可以被配置為基于最小幀間距離和最大馬達速度的組合來調(diào)整幀時間。處理器還可以被配置為基于投影儀的照明器處于最大曝光的曝光時間來調(diào)整幀時間。處理器還可以被配置為基于一個或多個圖像傳感器的曝光時間和照明參數(shù)集來調(diào)整幀時間。照明參數(shù)集可以包括曝光期間的一個或多個照明器功率、照明器的最大平均功率、最大照明器功率、當(dāng)峰值照明器功率設(shè)置為全功率時照明器的最大平均功率，或其中的某些組合。

在一些示例中，確定可調(diào)整的投影儀參數(shù)集和可調(diào)整的成像參數(shù)集可以包括為可調(diào)整的投影儀參數(shù)集和可調(diào)整的成像參數(shù)集確定初始操作參數(shù)集，確定初始參數(shù)集中違反了一個或多個約束中的熱約束的一個或多個參數(shù)，以及調(diào)整一個或多個參數(shù)以符合所述熱約束。調(diào)整所述一個或多個參數(shù)以符合所述熱約束可包括確定用戶操作偏好，以及基于所述用戶操作偏好調(diào)整所述一個或多個參數(shù)以符合所述熱約束。用戶操作偏好可以包括低延遲設(shè)置，并且調(diào)整一個或多個參數(shù)包括在連續(xù)圖像序列之間添加延遲。用戶操作偏好可以包括無閃光設(shè)置，并且調(diào)整一個或多個參數(shù)包括增加一個或多個圖像傳感器的幀時間、降低投影儀的速度以降低圖案在場景上移動的速度，或其中的某些組合。