[發明專利]一種擴大標定空間的方法

在審

• 申請號: 202011348546.8
• 申請日: 2020-11-26
• 公開（公告）號: CN112132891A
• 公開（公告）日: 2020-12-25
• 發明（設計）人: 張效棟;閆寧;劉皓玥;李澤驍
• 申請（專利權）人: 三代光學科技（天津）有限公司
• 主分類號: G06T7/70
• 分類號: G06T7/70;G06T7/80
• 代理公司: 北京沁優知識產權代理有限公司 11684
• 代理人: 周慶路

本發明提供一種擴大標定空間的方法，該方法包括：S10：獲得在不同的位置下已知標定板上各標定點的世界坐標系下的坐標以及圖像坐標系下的坐標；S20：獲得各標定點的世界坐標系下的坐標以及圖像坐標系下的坐標之間的仿射矩陣；S30：根據該仿射矩陣得到已知標定板的標定區域以外的像素點對應的世界坐標系下的坐標。本發明中，獲取已知標定板上各標定點的世界坐標系坐標以及圖像做坐標系坐標的仿射矩陣，采集到的已知標定板標定區域以外的圖像坐標系下的坐標經過仿射變換得到已知標定板標定區域以外的像素點的世界坐標系下的坐標，從而使得已知標定板標定區域以外的像素點也能用于標定，從而增大了標定面積，使得標定的結果更加精確。

技術領域

本發明涉及數字光柵投影系統的標定方法，具體涉及一種擴大標定空間的方法。

背景技術

光柵投影三維測量技術作為光學三維測量技術的一個熱門領域和重要方向，具有測量非接觸、測量速度快、測量精度高等一系列優勢。隨著近年來科學技術的發展和工業生產的進步，光柵投影測量技術在工業自動化檢測、生物醫學診斷、文物復刻、虛擬現實實現、產品質量控制等領域得到了越來越廣泛地應用。系統標定是光柵投影技術的基礎環節，系統標定的準確性和精度將直接影響到光柵投影系統測量的準確性和精度。除此之外，系統標定的復雜度和可執行度，也將直接影響測量系統的使用范圍和使用的廣泛性。

隨著光學測量技術的發展，光柵投影測量技術已經趨于成熟，隨之出現了很多不同的系統標定方法。傳統的標定方法在通過標定投影儀和相機的準確的位置參數和方向參數進行標定，這種方法標定很準確，但操作十分復雜繁瑣、標定的速度也很慢。隨著張正友相機標定法的推廣和普及，由于投影儀和相機成像模型的相似，將投影儀作為“逆向相機”來標定的方法是當前最常用的光柵投影系統標定方法。這種方法對系統的結構沒有傳統標定法中的外部約束，也不需要提前知道標定板的準確位置，由于它的靈活性、易操作、低成本很快得到了廣泛使用。然而，這種方法的問題主要有：相機的誤差會耦合到投影儀的標定誤差之中；假設投影儀的成像處于聚焦狀態。由于實際情況下，投影儀由于各種原因經常處于不同程度的離焦狀態，因而基于張正友標定法和“逆向相機模型”的系統標定法，在不同深度會具有不同程度的標定誤差。

中國專利申請CN110849268A公布了一種快速的相位-高度映射標定方法，該專利中提及的相位-高度映射標定基于特定的幾何結構推導出的幾何關系，實質上標定出的結果參數是CCD相機和參考平面之間的距離L和CCD相機與投影儀之間的距離d。然而，該方法需要基于遠心鏡頭和特定的系統結合關系，適用范圍不廣，且投影儀的離焦易產生標定誤差，除此之外標定空間有限，即超過標定板范圍以外的測量空間難以避免標定誤差。

發明內容

有鑒于此，本發明提供一種擴大標定空間的方法，以解決現有技術中標定空間有限，超過標定板范圍以外的測量空間存在標定誤差的問題。

為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案是：一種擴大標定空間的方法，該方法包括：

S10：獲得在不同的位置下已知標定板上各標定點的世界坐標系下的坐標以及圖像坐標系下的坐標；

S20：獲得各標定點的世界坐標系下的坐標以及圖像坐標系下的坐標之間的仿射矩陣；

S30：根據該仿射矩陣得到已知標定板的標定區域以外的像素點對應的世界坐標系下的坐標。

優選地，S10：獲得在不同的位置下已知標定板上各標定點的世界坐標系下的坐標的方法包括：

S101：建立一世界坐標系，使得該世界坐標系的xoy面平行于一已知標定板，z軸垂直于該已知標定板；

S102：垂直于z軸移動該已知標定板，獲得在不同的位置下已知標定板上各標定點的世界坐標系下的坐標。