[發明專利]一種3D結構光系統的標定方法

有效

• 申請號: 202010951187.9
• 申請日: 2020-09-11
• 公開（公告）號: CN112097689B
• 公開（公告）日: 2022-02-22
• 發明（設計）人: 殷習全;彭思龍;杜向麗
• 申請（專利權）人: 蘇州中科全象智能科技有限公司
• 主分類號: G01B11/25
• 分類號: G01B11/25
• 代理公司: 北京精金石知識產權代理有限公司 11470
• 代理人: 楊蘭蘭

本發明提供了一種3D結構光系統的標定方法，屬于計算機視覺技術領域。本發明提供了一種3D結構光系統的標定方法，該方法使用精度更高，標定流程更復雜的包括圓點圖案的標定板，使用精度更高的多頻相移碼來尋找相機和投影傳感器的對應關系，局部提升相位精度，能夠更精確確定傳感器之間位置關系，同時采用靈活的排序算法對圓心位置進行排序，標定板基本可以擺放為各種姿態，提取更多的標定數據。

技術領域

本發明涉及計算機視覺技術領域，尤其涉及一種3D結構光系統的標定方法。

背景技術

目前，3D結構光成像技術在工業上主要應用在精密測量，缺陷檢測等場景，涵蓋包含表面組裝技術、汽車、航空、半導體、醫療、制藥、食品加工等生產制造領域。和二維檢測相比，3D檢測技術提供了多一維的高度信息，在實際測量過程中，不僅可以精確定位被測物，精確測量尺寸，顏色等二維信息，還能夠獲取物體表面輪廓信息，這樣就能測量分析物體表面的平面度、坡度、彎曲度和瑕疵等復雜信息。3D結構光測量具有非接觸、速度快、精度高、抗干擾能力強等一系列優點，是3D檢測行業精密測量的一個非常重要的方向。

3D結構光標定算法，決定了3D測量系統的檢測精度，該算法主要是確立相機、結構光投影的內部參數以及他們構成系統的外部參數，正是通過確定這些系統模型參數才能恢復出被測物的3D深度信息。

目前結構光3D系統標定原理都采用張正友標定法，但是在具體實施的時候，方法卻不盡相同，當然，精度差異也非常大，提供精度較高的標定方法逐漸成為一個研究的領域。

在中國專利申請文獻CN110443856A，公開了一種3D結構光模組標定方法，該方法包括如下步驟：S0、制作標定板，在標定板上打印棋盤格，所述棋盤格鋪滿整個標定板；S1、拍攝標定照片，放置3D結構光模組于所述標定板平面的正前方，固定所述3D結構光模組和所述標定板的相對位置，依次拍攝所述標定板的紅外照片、點陣投射到所述標定板的點陣投射照片，將所述標定板的紅外照片和所述點陣投射照片作為一組標定照片；S2、拍攝標定照片組，更換所述3D結構光模組和所述標定板的相對位置，重復步驟S1拍攝多組標定照片；S3、標定3D結構光模組，采用標定算法通過多組所述標定照片對紅外相機進行標定，然后對點陣投射器進行標定，得到所述點陣投射器相對于所述紅外相機的幾何關系。所述標定板為白色背景的標定板，所述棋盤格的形狀為正方形，所述棋盤格中黑色格子的灰度可調；所述標定算法為張正友平面標定法；標定過程包括：S31、提取像素坐標，提取所述標定板的紅外照片的棋盤格點像素坐標，并設定對應的世界坐標數值；S32、標定紅外相機，計算棋盤格點世界坐標到像素坐標的單應性映射，根據旋轉矩陣的約束關系計算得到對應的紅外相機內參和外參；S33、計算轉換關系，計算點陣投射的光斑坐標與所述點陣投射器的點陣幾何關系之間的轉換關系，將紅外照片的棋盤格點像素坐標轉換成所述點陣投射器的像素坐標，采用張正友平面標定算法計算所述點陣投射器的內參和外參。該方案采用棋盤格標定板，需要檢測標定板的角點，作為Mark點，在實際標定應用中，標定板位姿變化擺放時，受光照以及成像質量不均勻等影響，棋盤格標定板的角點提取精度很容易受影響，采用圓的標定板，可以很好的進行圓的提取，不易受干擾。