深度成像系统及其标定方法、深度成像方法、存储介质技术方案

一种深度成像系统及其标定方法、深度成像方法、存储介质，深度成像系统包括：投影成像装置，包括光机镜头，用以对预设的投影图案进行投影，并获取待测物体对所述投影图案的反射图像；点云计算模块，用以根据投影图案、反射图像以及光机镜头的参数计算得到点云数据；对焦马达，用以响应于控制指令对所述光机镜头进行至少一次移动，每次移动后通过所述投影成像装置和所述点云计算模块确定相应的点云数据；点云融合模块，用以对多个点云数据进行融合，以得到待测物体的点云数据。本发明专利技术技术方案能够准确地获取高度差异超过深度成像系统工作景深的物体的点云。

【技术实现步骤摘要】
深度成像系统及其标定方法、深度成像方法、存储介质
本专利技术涉及成像
，尤其涉及一种深度成像系统及其标定方法、深度成像方法、存储介质。
技术介绍
深度相机系统中使用光机投影条纹图案的结构光方法是最普遍的方案。这种光机投影的结构光方案其恢复点云的准确度取决于光机的光学特性。结构光是一组由投影仪和摄像头组成的系统结构。使用结构光技术的深度相机系统原理如下，通过光机投射预先已知图案到空间中，并在空间内待测物体上发生反射。由于空间内待测物体表面纹理距离光机的深度不同，投影的图案会因此产生视差。摄像机捕捉到反射的图案并根据视差基于三角测量原理可以计算出待测物体的表面深度信息。由此可见，为保证正确解算出深度信息，需要投影到物体表面的图案纹理清晰。结构光投影光机以基于数字光处理(Digitallightprocessing,DLP)微镜反射的投影系统为主。根据相应光学原理，其投影清晰像的距离有限，满足景深计算公式。实际应用中，为了减少环境光照影响及尽可能增强深色物体的成像效果，需要让光机的投影光通量尽可能大。因此光机镜头的光圈F值通常很小。但是，在光机镜头的F值通常很小的情况下，光机投影的精确聚焦景深也很小，导致整个深度相机系统的工作景深很小。当对高度差异超过系统景深物体进行3D成像时，其表面成像将会失焦，当出现失焦时，物体表面的投影图案会变得模糊，此时根据视差算法计算的点云将极易出现深度误差，无法准确得到物体表面真实深度信息，将出现超出部分产生飞点现象甚至点云缺失等问题。
技术实现思路
本专利技术解决的技术问题是如何准确地获取高度差异超过深度成像系统工作景深的物体的点云。为解决上述技术问题，本专利技术实施例提供一种深度成像系统，深度成像系统包括：投影成像装置，包括光机镜头，用以对预设的投影图案进行投影，并获取待测物体对所述投影图案的反射图像；点云计算模块，用以根据所述投影图案、所述反射图像以及所述光机镜头的参数计算得到点云数据；对焦马达，用以响应于控制指令对所述光机镜头进行至少一次移动，每次移动后通过所述投影成像装置和所述点云计算模块确定相应的点云数据；点云融合模块，用以对多个点云数据进行融合，以得到所述待测物体的点云数据。可选的，所述投影成像装置还包括：结构光控制器，用以生成所述投影图案，以及所述控制指令；数字光处理模块，用以响应于所述控制指令对所述投影图案进行投影；相机，用以拍摄所述待测物体对所述投影图案的反射图像。可选的，所述点云计算模块根据所述投影图案、所述反射图像以及所述光机镜头所处当前位置对应的标定参数计算得到所述点云数据。可选的，所述对焦马达每次对所述光机镜头移动预设距离。可选的，所述点云融合模块对所述多个点云数据进行加权平均，以得到所述待测物体的点云数据。可选的，所述点云计算模块利用视差算法计算所述点云数据。为解决上述技术问题，本专利技术实施例还公开了一种基于所述深度成像系统的标定方法，标定方法包括：确定基础工作距离；至少对所述光机镜头进行初次标定，以得到对应的一组标定参数；通过所述对焦马达对所述光机镜头进行至少一次移动，并至少对所述光机镜头进行至少一次标定，以得到对应的至少一组标定参数。为解决上述技术问题，本专利技术实施例还公开了一种深度成像方法，深度成像方法包括：至少利用光机镜头对预设的投影图案进行投影，并获取待测物体对所述投影图案的反射图像；根据所述投影图案、所述反射图像以及所述光机镜头的参数计算得到点云数据；响应于控制指令对所述光机镜头进行至少一次移动，并在每次移动后重新对所述投影图案进行投影、拍摄所述反射图像以及计算点云数据；对多个点云数据进行融合，以得到所述待测物体的点云数据。可选的，所述对预设的投影图案进行投影，并获取待测物体对所述投影图案的反射图像包括：生成投影图案，以及控制指令；在光机镜头所处的当前位置，响应于所述控制指令对所述投影图案进行投影；拍摄待测物体对所述投影图案的反射图像。可选的，所述在每次移动后重新对所述投影图案进行投影、拍摄所述反射图像以及计算点云数据包括：每次移动所述光机镜头后，重新对所述投影图案进行投影；对重新投影后的投影图像拍摄得到新的反射图像；利用所述投影图案、所述新的反射图像以及所述光机镜头移动后的参数计算得到点云数据。可选的，所述光机镜头的参数包括所述光机镜头在当前位置进行标定所确定的标定参数。本专利技术实施例还公开一种存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器运行时执行所述深度成像方法的步骤，或者所述的标定方法的步骤。与现有技术相比，本专利技术实施例的技术方案具有以下有益效果：本专利技术技术方案的深度成像系统中，通过设置对焦马达可以实现对光机镜头的移动，通过对光机镜头的移动能够使得数字光处理模块所投影的投影面产生移动，从而在深度成像系统的投影清晰成像区间有限的情况下，通过移动投影清晰成像区间，使得待测物体超出投影景深的部分也能够对焦并形成清晰的反射图像；进而获得待测物体在多个不同的投影清晰成像区间内的点云，通过点云融合，保证了待测物体的点云的可靠性以及准确性。此外，本专利技术技术方案也扩大了深度成像系统的工作景深，以满足大高度差物体的3D成像应用。附图说明图1是本专利技术实施例一种深度成像系统的结构示意图；图2和图3是本专利技术实施例一种具体应用场景的示意图；图4是本专利技术实施例一种深度成像方法的流程图；图5是本专利技术实施例一种标定方法的流程图。具体实施方式如
技术介绍
中所述，在光机镜头的F值通常很小的情况下，光机投影的精确聚焦景深也很小，导致整个深度相机系统的工作景深很小。当对高度差异超过系统景深物体进行3D成像时，其表面成像将会失焦，当出现失焦时，物体表面的投影图案会变得模糊，此时根据视差算法计算的点云将极易出现深度误差，无法准确得到物体表面真实深度信息，将出现超出部分产生飞点现象甚至点云缺失等问题。本专利技术技术方案的深度成像系统中，通过设置对焦马达可以实现对光机镜头的移动，通过对光机镜头的移动能够使得数字光处理模块所投影的投影面产生移动，从而在深度成像系统的投影清晰成像区间有限的情况下，通过移动投影清晰成像区间，使得待测物体超出投影景深的部分也能够对焦并形成清晰的反射图像；进而获得待测物体在多个不同的投影清晰成像区间内的点云，通过点云融合，保证了待测物体的点云的可靠性以及准确性。此外，本专利技术技术方案也扩大了深度成像系统的工作景深，以满足大高度差物体的3D成像应用。为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本专利技术的具体实施例做详细的说明。图1是本专利技术实施例一种深度成像系统的结构示意图。本专利技术实施例的深度成像系统也可以称为结构光相机系统，可以用于物体的三维成像，也可以用于计算物体的深度信息。如图1所示，深度成像系统可以包括投影装置100、结构光控制器102、点云计算模块105、对焦马达106和点云融合模块107。具体实施中，投影装置100用以对预本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种深度成像系统，其特征在于，包括：/n投影成像装置，包括光机镜头，用以对预设的投影图案进行投影，并获取待测物体对所述投影图案的反射图像；/n点云计算模块，用以根据所述投影图案、所述反射图像以及所述光机镜头的参数计算得到点云数据；/n对焦马达，用以响应于控制指令对所述光机镜头进行至少一次移动，每次移动后通过所述投影成像装置和所述点云计算模块确定相应的点云数据；点云融合模块，用以对多个点云数据进行融合，以得到所述待测物体的点云数据。/n

【技术特征摘要】
1.一种深度成像系统，其特征在于，包括：
投影成像装置，包括光机镜头，用以对预设的投影图案进行投影，并获取待测物体对所述投影图案的反射图像；
点云计算模块，用以根据所述投影图案、所述反射图像以及所述光机镜头的参数计算得到点云数据；
对焦马达，用以响应于控制指令对所述光机镜头进行至少一次移动，每次移动后通过所述投影成像装置和所述点云计算模块确定相应的点云数据；点云融合模块，用以对多个点云数据进行融合，以得到所述待测物体的点云数据。


2.根据权利要求1所述的深度成像系统，其特征在于，所述投影成像装置还包括：
结构光控制器，用以生成所述投影图案，以及所述控制指令；
数字光处理模块，用以响应于所述控制指令对所述投影图案进行投影；
相机，用以拍摄所述待测物体对所述投影图案的反射图像。


3.根据权利要求1所述的深度成像系统，其特征在于，所述点云计算模块根据所述投影图案、所述反射图像以及所述光机镜头所处当前位置对应的标定参数计算得到所述点云数据。


4.根据权利要求1所述的深度成像系统，其特征在于，所述对焦马达每次对所述光机镜头移动预设距离。


5.根据权利要求1所述的深度成像系统，其特征在于，所述点云融合模块对所述多个点云数据进行加权平均，以得到所述待测物体的点云数据。


6.根据权利要求1所述的深度成像系统，其特征在于，所述点云计算模块利用视差算法计算所述点云数据。


7.一种基于权利要求1至6任一项所述深度成像系统的标定方法，其特征在于，包括：
确定基础工作距离；
至少对所述光机镜头进行初次标定，以得到对应的一组标定参数；
通过所述对...

【专利技术属性】
技术研发人员：张芊，
申请(专利权)人：北京芯翌智能信息技术有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11