[發(fā)明專利]一種基于多激光測距的標定設(shè)備及方法

有效

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• 申請日: 2020-03-16
• 公開（公告）號: CN111445529B
• 公開（公告）日: 2021-03-23
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 左忠斌;左達宇
• 申請（專利權(quán)）人: 天目愛視（北京）科技有限公司
• 主分類號: G06T7/80
• 分類號: G06T7/80;G06T7/521;G01C25/00;G01C3/00
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本發(fā)明實施例提供了一種3D建模中的標定設(shè)備及方法，(1)利用標定裝置向目標物投射多個平行光束，并在目標物表面形成多個光斑，即為標定點；根據(jù)平行光束相互間的位置關(guān)系，確定標定點的x坐標和y坐標；(2)測量每個光斑與出射平面的距離，從而確定對應(yīng)標定點的z向坐標；(3)利用圖像采集設(shè)備采集目標物多個圖像，其中至少部分圖像中包括上述多個光斑；(4)根據(jù)多個標定點的坐標標定目標物的坐標。通過多個激光測距儀的方法實現(xiàn)目標物體的絕對尺寸標定。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及形貌測量技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及3D形貌測量技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

目前在利用視覺方式進行3D采集和測量時，通常使得相機相對目標物轉(zhuǎn)動，或在目標物周邊設(shè)置多個相機同時進行采集。例如南加州大學的Digital Emily項目，采用球型支架，在支架上不同位置不同角度固定了上百個相機，從而實現(xiàn)人體的3D采集和建模。然而無論哪種方式，都需要相機與目標物距離較短，至少應(yīng)當在可布置的范圍內(nèi)，這樣才能形成相機在不同位置采集目標物圖像。

然而在一些應(yīng)用中，無法環(huán)繞目標物進行圖像的采集。例如監(jiān)控探頭在采集被監(jiān)控區(qū)域時，由于區(qū)域較大、距離較遠，且采集對象不固定，因此難以圍繞目標對象設(shè)置相機，或使得相機圍繞目標對象轉(zhuǎn)動。在這種情形下如何進行目標對象的3D采集與建模是亟待解決的問題。

更進一步的問題，對于這些遠距離的目標即使完成3D建模，如何得到其準確的尺寸，從而使得3D模型具有絕對的尺寸也是沒有解決的問題。例如對遠處一個建筑進行建模時，為了獲得其絕對尺寸，現(xiàn)有技術(shù)通常是在建筑上或旁邊設(shè)置標定物，根據(jù)標定物的大小從而獲得建筑物3D模型的大小。然而并不是所有情況都允許我們?nèi)ツ繕宋锔浇胖脴硕ㄎ铮藭r即使獲得3D模型，也無法獲得絕對尺寸，也就無法獲知物體的真實大小。例如，在河對岸的一個房屋，如果要對其進行建模必須要在房屋上放置標定物，然而如果無法過河將難以完成這個工作。除了距離遠之外，也存在距離并不遠，但目標物上由于某種原因無法放置標定物，例如古董花瓶的三維建模中，處于保護的目的不能在花瓶上貼標定點或標定物，此時如何獲得花瓶模型的絕對尺寸成為巨大的問題。

此外，在現(xiàn)有技術(shù)中也曾提出使用包括旋轉(zhuǎn)角度、目標物尺寸、物距的經(jīng)驗公式限定相機位置，從而兼顧合成速度和效果。然而在實際應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)：除非有精確量角裝置，否則用戶對角度并不敏感，難以準確確定角度；目標物尺寸難以準確確定，例如上述河邊房屋的3D模型構(gòu)建的場景中。并且測量的誤差導(dǎo)致相機位置設(shè)定誤差，從而會影響采集合成速度和效果；準確度和速度還需要進一步提高。

因此，目前急需解決以下技術(shù)問題：①能夠采集較遠距離，非特定目標的3D信息；②同時兼顧合成速度和合成精度。③能夠準確、方便獲得較遠物體或不宜放置標定物的物體的三維絕對尺寸。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于上述問題，提出了本發(fā)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標定方法及設(shè)備。

本發(fā)明實施例提供了一種3D建模中的標定設(shè)備及方法，(1)利用標定裝置向目標物投射多個平行光束，并在目標物表面形成多個光斑，即為標定點；根據(jù)平行光束相互間的位置關(guān)系，確定標定點的x坐標和y坐標；

(2)測量每個光斑與出射平面的距離，從而確定對應(yīng)標定點的z向坐標；

(3)利用圖像采集設(shè)備采集目標物多個圖像，其中至少部分圖像中包括上述多個光斑；

(4)根據(jù)多個標定點的坐標標定目標物的坐標。

在可選的實施例中：標定裝置包括多個激光測距單元，每個激光測距單元的出光面在同一平面內(nèi)，且垂直于發(fā)射光束。

在可選的實施例中：采集設(shè)備為3D智能視覺設(shè)備，包括圖像采集裝置和轉(zhuǎn)動裝置；

轉(zhuǎn)動裝置，用于驅(qū)動圖像采集裝置的采集區(qū)域與目標物產(chǎn)生相對運動；

圖像采集裝置，用于通過上述相對運動采集目標物一組圖像。