[發明專利]一種三維測量系統的標定方法及測量方法

有效

• 申請號: 202110063238.9
• 申請日: 2021-01-18
• 公開（公告）號: CN112985258B
• 公開（公告）日: 2023-07-07
• 發明（設計）人: 盧曉婷;曾祥軍
• 申請（專利權）人: 深圳市菲森科技有限公司
• 主分類號: G01B11/00
• 分類號: G01B11/00;G01B11/25
• 代理公司: 深圳市華優知識產權代理事務所(普通合伙) 44319
• 代理人: 余薇

本發明公開了一種三維測量系統的標定方法及測量方法，所述標定方法包括步驟：獲取一組覆蓋待重建空間的標準標定數據，其中，所述標準標定數據包括三維測量系統探測器采集到的結構光特征在圖像平面的二維坐標和對應的三維空間坐標；根據所述標準標定數據建立結構光?三維映射模型。本發明的標定方法可以減少攝像機和投影儀帶來的非線性效應，直接建立點對點映射，直接建立二維圖像坐標與三維空間坐標的映射模型，實現高精度、高魯棒性的三維重建，與傳統方法的全局標定相比，大大減小了攝像機和投影機鏡頭局部畸變噪聲的影響。

技術領域

本發明涉及三維測量技術領域，更具體的是涉及一種三維測量系統的標定方法及測量方法。

背景技術

隨著微光、機、電技術的飛速發展，高精度、高效率探測物體精細結構已成為全球科研領域里的一大研究熱點，如何更精確地獲取物體三維點云數據是三維測量領域的熱點。三維測量系統在醫學，工業等領域得到廣泛的應用，影響其重建精度的關鍵因素是建立的物體特征在(一個或者多個相機或者投影機或者兩者都有)二維坐標與物體的實際三維坐標映射的標定模型的精確性。建立精確的映射模型需要借助高精度的標定裝置來獲取一組非常精確的二維到三維的標準標定數據。標定模型是否能夠準確地描述二維數據到三維數據的真實映射關系，關鍵在于三個因素：第一，標定裝置上的靶面板的特征在探測器CCD平面的二維坐標提取的準確性；第二，標定裝置上的靶面板的特征的空間三維坐標的準確性；第三，建立的數學標定模型是否能準確地描述和建立二維數據到三維數據的映射關系。

在三維測量系統中，被動式測量通常通過投影機發射結構光來調制空間中的三維信息。其中描述結構光-三維映射關系的數學模型是三維傳感領域研究的熱點問題，因為它直接影響三維重建精度。現有模型所需的校準方法都無法準確地描述攝像機和投影機復雜的基本模型，需要對投影機進行準確標定，特別是對投影機的鏡頭畸變的矯正步驟繁瑣并且無法實現投影機亞像素級別的圖像矯正，除此之外，由于標定是全局標定建模，若攝像機鏡頭或者投影機鏡頭出現局部畸變噪聲會大大干擾標定的穩定性，不能滿足日益增長的實際應用需求。

發明內容

本發明的目的是在于解決上述的技術問題。

針對上述技術問題,本發明提出了一種三維測量系統的標定方法，包括步驟：

獲取一組覆蓋待重建空間的標準標定數據，其中，所述標準標定數據包括三維測量系統探測器采集到的結構光特征在圖像平面的二維坐標和對應的三維空間坐標；

根據所述標準標定數據建立結構光-三維映射模型。

優選的，根據所述標準標定數據建立結構光-三維映射模型過程包括：

在標準標定數據上直接建立二維-三維空間查找表。

優選的，根據所述標準標定數據建立結構光-三維映射模型過程還包括：

利用插值方法計算所述查找表的中間數據。

優選的，根據所述標準標定數據建立結構光-三維映射模型過程包括：

若所述結構光為正弦結構光條紋，對相機圖像的每一像素對應的反向光線進行追蹤查找出標準標定數據，對相機圖像平面每個像素分別建立相位-三維映射模型。

優選的，根據所述標準標定數據建立結構光-三維映射模型過程包括：

若所述結構光為多線結構光條紋，對相機圖像的每一行對每個光平面進行追蹤查找出標準標定數據，對每一行中不同的光平面分別建立二維-三維映射模型。

本發明同時提供一種三維測量方法，包括步驟：

獲取結構光打在物體表面的圖像信息，其中，所述圖像信息結構光的特征信息；

將所述特征信息輸入到預設的結構光-三維映射模型中，獲取所述物體表面的空間三維坐標；