【技术实现步骤摘要】
一种结构光三维重建校正方法及装置
本专利技术属于机器视觉
,涉及一种结构光三维重建校正方法及装置,具体涉及利用高精度位移装置和标准球分析结构光三维重建结果误差并进行误差校正的装置及方法。
技术介绍
近年来基于结构光的三维重建技术在逆向工程、机器人导航、工业产品检测等领域都有着非常广泛的应用。目前对于结构光三维重建精度的提升主要是基于结构光三维测量系统数学理论模型,通过分析结构光三维测量系统工作过程,确定误差主要来源于投影仪投射结构光的正弦性、标定精度等因素,然后分别针对特定方面研究误差补偿的不同方法。虽然这些方法能够带来一定效果,且已应用到相关领域,但是它们普遍较为复杂,不便操作实施,使得结构光三维重建系统的搭建较为困难。
技术实现思路
为解决现有技术中存在的上述问题,本专利技术的目的在于提供一种结构光三维重建校正方法及装置,该专利技术采用类似三坐标测量机的高精度位移装置和标准球等部件获取结构光三维重建测量结果和理论结果,通过比较分析测量与理论点坐标结果直接对三维重建结果进行校正,相比较基于三维重建系统几何模型分析进行误差校正的方法,本方法原理简单,无需分析复杂的几何系统模型,能准确对应测量场景进行重建坐标点的校正。本专利技术是通过下述技术方案来实现的。一种结构光三维重建校正方法,包括以下步骤:步骤1,按照待测标准球的安装位置和结构光三维重建系统的测量距离和测量视场固定安装结构光三维重建系统;步骤2,打开结构光三维重建系统,测量标准球,获得标准球面的测量点云; ...
【技术保护点】
1.一种结构光三维重建校正方法,其特征在于,包括以下步骤:/n步骤1,按照待测标准球的安装位置和结构光三维重建系统的测量距离和测量视场固定安装结构光三维重建系统;/n步骤2,打开结构光三维重建系统,测量标准球,获得标准球面的测量点云;/n步骤3,对测量点云进行最小二乘拟合;/n步骤4,在结构光三维重建系统的测量视场内按规律移动安装标准球的运动机构,进行标准球的测量和拟合;/n步骤5,针对结构光三维重建系统测量范围内的点坐标,对照测量空间点的理论坐标,得到结构光三维重建系统测量视场区域内空间点重建的定位误差;/n步骤6,将结构光三维重建系统的空间测量范围在深度方向细分为多个平面,然后在每个平面内对定位误差点做曲面拟合;/n步骤7,依照空间测量范围内的多个测量平面对应的点位误差曲面方程模型,对测量后的点云依据Z方向坐标值选择对应的曲面方程模型,然后依据X、Y方向坐标值进行相应的修正,以得到最终输出的点云。/n
【技术特征摘要】
1.一种结构光三维重建校正方法,其特征在于,包括以下步骤:
步骤1,按照待测标准球的安装位置和结构光三维重建系统的测量距离和测量视场固定安装结构光三维重建系统;
步骤2,打开结构光三维重建系统,测量标准球,获得标准球面的测量点云;
步骤3,对测量点云进行最小二乘拟合;
步骤4,在结构光三维重建系统的测量视场内按规律移动安装标准球的运动机构,进行标准球的测量和拟合;
步骤5,针对结构光三维重建系统测量范围内的点坐标,对照测量空间点的理论坐标,得到结构光三维重建系统测量视场区域内空间点重建的定位误差;
步骤6,将结构光三维重建系统的空间测量范围在深度方向细分为多个平面,然后在每个平面内对定位误差点做曲面拟合;
步骤7,依照空间测量范围内的多个测量平面对应的点位误差曲面方程模型,对测量后的点云依据Z方向坐标值选择对应的曲面方程模型,然后依据X、Y方向坐标值进行相应的修正,以得到最终输出的点云。
2.根据权利要求1所述的结构光三维重建校正方法,其特征在于,步骤2,利用四步相移法和多频外差法实现标准球的测量,测量标准球的步骤为:
21)所述的结构光三维重建系统的投影组件向待测标准球投射多组四步相移正弦光栅图像,经过标准球反射后,被结构光三维重建系统的相机组件捕获,形成多组被调制的正弦光栅图像;
22)利用公式计算光栅图像的相对相位值;
23)利用多频外差方法计算光栅图像的绝对相位值;
24)利用绝对相位值与投影图像像素之间的关系计算投影像素x方向点坐标;
25)利用二维图像坐标与三维物理坐标之间的投影对应关系,由三角测量原理计算三维点坐标。
3.根据权利要求2所述的结构光三维重建校正方法,其特征在于,所述步骤21)中,其中一组四步相移正弦光栅图像光强分布为:
式中,I′(x,y)为背景光强,I″(x,y)为条纹对比度,π/2、π、3π/2为相位移,为相对相位值;
计算光栅图像的相对相位值如下:
4.根据权利要求2所述的结构光三维重建校正方法,其特征在于,步骤22)中,步骤23)中,利用相对相位值解算绝对相位值的公式为:
式中,φ1(x)为待求解的相位分布,Φ(x)为参考投影图像的绝对相位分布,R1为φ1(x)与Φ(x)对应投影图像的周期数的比值。
5.根据权利要求2所述的结构光三维重建校正方法,其特征在于,步骤24)中,计算投影像素x方向点坐标如下:
式中,xp为投影图像像点x坐标,为相机图像点(xc,yc)在水平方向上的绝对相位值,Nv为光栅图像在水平方向上的条纹数,W为投影图像在水平方向上的分辨率...
【专利技术属性】
技术研发人员:吴易明,樊鹏格,姚震,聂永明,赵军丽,黄锦鹤,
申请(专利权)人:西安中科光电精密工程有限公司,
类型:发明
国别省市:陕西;61
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。