[發明專利]多投影結構光坐標系自動修正方法

在審

• 申請號: 202310384750.2
• 申請日: 2023-04-12
• 公開（公告）號: CN116433776A
• 公開（公告）日: 2023-07-14
• 發明（設計）人: 周坤;張振偉;周劍
• 申請（專利權）人: 蘇州深淺優視智能科技有限公司
• 主分類號: G06T7/80
• 分類號: G06T7/80
• 代理公司: 蘇州佳捷天誠知識產權代理事務所(普通合伙) 32516
• 代理人: 陳婧燁

本發明公開了多投影結構光坐標系自動修正方法，其公開了如下步驟：步驟一：整個磨砂板分為X個區域，從區域1到區域X，高度是連續上升，上升的高度即為整個系統的景深要求；步驟二：將區域1放置在整個系統的下景深位置拍攝，然后旋轉磨砂板，使得整個系統依次拍攝區域區域1至區域X。拍攝到最后一個區域時，剛好在上景深區域；步驟3：將圓環標志板放置在0平面位置進行拍攝一組圖片；步驟4：進行標定，即可獲取修正后的標定參數。

技術領域

本發明涉及計算機視覺領域，特別涉及多投影結構光坐標系自動修正方法。

背景技術

工業機器人是我國工業發展的重要支撐，在制造和物流等領域的應用非常廣泛，而結構光3d相機作為工業機器人的“眼睛”，它是影響工業機器人領域應用和性能的關鍵因素。結構光相機的測量精度對3D工業建模，缺陷檢測等領域影響至關重要。結構光相機的標定作為3D結構光相機生產中的一環，對結構光相機的測量精度，重復精度有著關鍵性影響。結構光系統在實際使用中，由于應力，振動，溫度等環境因素的影響，原先標定出的坐標系參數不可避免的會發生略微變化，這對于高精度測量會產生十分重要的影響。尤其是針對多投影結構光(N個投影N1，一個相機),這種坐標系偏移會造成兩個投影系統的坐標系偏移，針對后續的系統點云拼接融合會造成分層噪聲。因此，針對多投影結構光系統的二次標定是十分必要的。目前已有的方案，是重新標定，這個是精度最高的方案。但是在實際的工程應用中，這個方案具有耗時長、需要重新安裝到專業標定機上等缺點。

目前的二次修正方案大概分為一下2類：

類張氏標定流程：

(1)根據標定板在投影儀不工作的情況下拍攝圖片；同一位置，投影條紋組，拍攝圖片；

(2)改變多種位姿，重復步驟(1)；

(3)先根據無條紋圖像進行相機標定，標定方法就是張氏9點法；獲取相機內外參數；

(4)根據條紋圖，通過解相位運算，獲取標定板上的相位分布，并根據投影儀的相位設置，按照相機的逆過程標定投影儀；

(5)針對同一個標定板位置，攝像機標定出的位姿，以及投影儀標定出的位姿，計算出攝像機和投影儀之間的位置關系；

(6)系統標定完成。

基于精準位移臺的標定流程：

步驟(1)：整個標定系統要求如下，攝像機的光軸垂直于標定板(上面有圓形陣列圖案)，標定板的運動方向和攝像機的光軸平行，這些條件十分苛刻，現實中很難實現；

步驟(2)：將投影儀標定板放置于高精度平移臺合適位置，并以此位置作為基準平面，建立全局空間坐標系，豎直向上為Z軸的正方向，水平向右為X軸正方向。投影儀工作，拍攝條紋圖，計算相位初值，投影儀不工作，拍攝標定板圖片；

步驟(3)：按照一定的步長移動標定板，和基準位置高度差異為dh,投影儀工作，拍攝條紋圖，計算相位值，和相位初值相減得到dθ；投影儀不工作，拍攝標定板圖片；

步驟(4)：重復步驟(3)，采集多種高度下的數據，擬合方程，獲取相位值和高度之間的關系方程；

步驟(6)：根據步驟(4)的關系方程，獲取相機標定板上的圓形陣列圖案圓心的Z值，并根據標定板參數生成三維坐標(X,Y，Z)，并根據攝像機圖案提取圓形陣列投影的圓心坐標序列(u，v)；

步驟(7)：重復步驟(6)，獲取多組對應序列，進行相機標定。

但針對這兩種重新標定的方案，在實際的工程使用中存在拍攝圖片多，耗時長，操作不便的缺點，尤其是針對高精度位移臺的方案，還需要重新的系統拆卸，這個在實際使用過程中是不可接受的。

發明內容