本发明专利技术提供一种结构光测量系统的标定方法、装置及电子设备，利用所述工业相机获取靶标图像和条纹图像；利用所述靶标图像对工业相机进行标定得到相机内参数、畸变系数和外参数；从靶标图像获取多个目标点的像素坐标，并根据对应的条纹图像计算得到多个目标点位置的绝对相位值；根据所述相机内参数、畸变系数、外参数和多个目标点的像素坐标进行计算，得到多个目标点位置的深度值；根据多个目标点位置的绝对相位值和深度值对预先构建的相位与深度映射关系多项式函数进行拟合，得到相位与深度映射关系的拟合参数。本发明专利技术方案通过多项式拟合方式，实现了结构光测量系统的深度与相位的映射关系的拟合，从而根据物体上任意一点的相位信息计算出该点的深度信息。相位信息计算出该点的深度信息。相位信息计算出该点的深度信息。
【技术实现步骤摘要】
一种结构光测量系统的标定方法、装置及电子设备
[0001]本专利技术涉及结构光测量
，尤其涉及一种结构光测量系统的标 定方法、装置及电子设备。
技术介绍
[0002]随着科技的发展，各种先进的测量技术成为研究的热点，结构光测量 系统具有无接触，测量速度快，测量精度较高且成本较低等优点而被广泛 应用到各个领域。
[0003]结构光测量系统是一种利用特定光源照射目标形成人工特征，由摄像 机采集这些特征进行测量的系统，其核心在于，根据摄像机采集到物体图 像和投影仪投射在物体上的结构光图像计算物体上任意一点的三维信息， 结构光测量系统的标定精度对系统的测量精度具有决定性的作用。
[0004]然而，现有的标定方法主要是标定根据图像上任意一点的像素坐标和 该点的相位求解该点三维坐标所需的参数，难以直接确定结构光测量系统 的深度与相位的映射关系。
技术实现思路
[0005]本专利技术提供一种结构光测量系统的标定方法、装置及电子设备，根据 结构光测量系统中的工业相机拍摄的靶标图像和结构光图像，采用多项式 拟合的方式标定得到相位与深度映射关系的拟合参数，标定后的结构光测 量系统可根据物体上任意一点的相位信息计算出该点的深度信息。
[0006]第一方面，本专利技术提供一种结构光测量系统的标定方法，应用于结构 光测量系统，所述结构光测量系统包括DLP激光投影机和工业相机，包 括以下步骤：
[0007]S1、利用所述工业相机获取多组不同位姿的标定图像，所述每组标定 图像包括一张靶标图像和与其对应的多张条纹图像；
[0008]S2、利用所述多组标定图像中的靶标图像对所述工业相机进行标定得 到相机内参数、相机畸变系数和多组外参数；
[0009]S3、从所述每组标定图像中获取多个目标点的像素坐标，并根据所述 每组标定图像中的条纹图像计算得到所述每组标定图像的多个目标点位 置的绝对相位值；
[0010]S4、根据所述相机内参数、所述相机畸变系数、所述多组外参数和所 述每组标定图像的多个目标点的像素坐标进行计算，得到所述每组标定图 像的多个目标点位置的深度值；
[0011]S5、根据所述每组标定图像的多个目标点位置的绝对相位值和深度值 对预先构建的相位与深度映射关系多项式函数进行拟合，得到相位与深度 映射关系的拟合参数；在所述步骤S5中，基于以下的多项式求取所述相 位与深度映射关系的拟合参数：
[0012][0013]其中，Z
c
(u,v)表示像素点(u,v)坐标对应的深度值，表示像素 点(u,v)坐标对应的绝对相位值，N表示多项式的阶数，a
n
(u,v)表示所述 相位与深度映射关系的拟合参数。
[0014]优选的，所述步骤S1包括如下子步骤：
[0015]S101、在白色底板上覆盖带有黑色圆形靶标的透明标定板，利用所述 工业相机拍摄一张标靶图像；
[0016]S102、取走所述带有黑色圆形靶标的透明标定板，利用所述DLP激 光投影机向白色底板投射多组不同频率的条纹序列，并利用所述工业相机 拍摄多张不同频率的条纹图像；
[0017]S103、在所述工业相机拍摄范围内调节白色底板的位置和姿态；
[0018]S104、多次循环步骤S201至步骤S203直至获取多组不同位姿的标定 图像。
[0019]优选的，所述DLP激光投影机投射的条纹序列为正弦条纹。
[0020]优选的，步骤S2中采用张正友标定法得到相机内参数、相机畸变系 数和多组外参数。
[0021]优选的，所述步骤S3包括如下子步骤：
[0022]S301、针对每组标定图像，从所述每组标定图像中的靶标图像和条纹 图像中选取多个目标点，并记录所述每组标定图像的多个目标点的像素坐 标；
[0023]S302、利用四步相移法根据所述每组标定图像的不同频率的条纹图像 进行计算，得到所述每组标定图像的多个目标点位置不同频率的相位主值；
[0024]S303、利用多频外差法根据所述每组标定图像的多个目标点位置不同 频率的相位主值进行解包裹，得到所述每组标定图像的多个目标点位置的 绝对相位值。
[0025]优选的，所述步骤S4包括如下子步骤：
[0026]S401、根据所述多组外参数计算在摄像机坐标系下所述白色底板处于 不同位姿时的平面方程；
[0027]S402、根据所述相机内参数、所述相机畸变系数、所述白色底板处于 不同位姿时的平面方程以及相机成像原理得到所述每组标定图像对应的 深度值计算公式；
[0028]S403、将所述每组标定图像的多个目标点的像素坐标代入所述每组标 定图像对应的深度值计算公式进行计算，得到所述每组标定图像的多个目 标点位置的深度值。
[0029]优选的，所述步骤S5具体包括：
[0030]利用最小二乘多项式拟合方法根据所述每组标定图像的多个目标点 位置的绝对相位值和深度值对预先构建的相位与深度映射关系多项式函 数中的参数进行拟合，得到相位与深度映射关系的拟合参数。
[0031]第二方面，本专利技术提供一种结构光测量系统的标定装置，包括：
[0032]获取模块，用于利用所述工业相机获取多组不同位姿的标定图像，所 述每组标定图像包括一张靶标图像和与其对应的多张条纹图像；
[0033]相机标定模块，用于利用所述多组标定图像中的靶标图像对所述工业 相机进行标定得到相机内参数、相机畸变系数和多组外参数；
[0034]第一计算模块，用于从所述每组标定图像中获取多个目标点的像素坐 标，并根据所述每组标定图像中的条纹图像计算得到所述每组标定图像的 多个目标点位置的绝对相
位值；
[0035]第二计算模块，用于根据所述相机内参数、所述相机畸变系数、所述 多组外参数和所述每组标定图像的多个目标点的像素坐标进行计算，得到 所述每组标定图像的多个目标点位置的深度值；
[0036]拟合模块，用于根据所述每组标定图像的多个目标点位置的绝对相位 值和深度值对预先构建的相位与深度映射关系多项式函数进行拟合，得到 相位与深度映射关系的拟合参数。
[0037]第三方面，本专利技术提供一种电子设备，包括：至少一个处理器和存储 器；
[0038]所述存储器存储计算机执行指令；
[0039]所述至少一个处理器执行所述存储器存储的计算机执行指令，使得所 述至少一个处理器执行第一方面任一项所述的结构光测量系统的标定方 法。
[0040]本专利技术提供的一种结构光测量系统的标定方法、装置及电子设备，根 据结构光系统中的工业相机拍摄的靶标图像进行标定得到相机内参数、相 机畸变系数和多组外参数，根据工业相机拍摄的靶标图像以及与靶标图像 同一位姿的多张条纹图像计算标定板上一些列目标点的深度值和相位值， 采用多项式拟合的方式根据一些列目标点的深度值和相位值标定得到相 位与深度映射关系的拟合参数，用以根据物体上各点的相位值计算物体上 各点的深度。<本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种结构光测量系统的标定方法，其特征在于，应用于结构光测量系统，所述结构光测量系统包括DLP激光投影机和工业相机，所述结构光测量系统的标定方法，包括以下步骤：S1、利用所述工业相机获取多组不同位姿的标定图像，所述每组标定图像包括一张靶标图像和与其对应的多张条纹图像；S2、利用所述多组标定图像中的靶标图像对所述工业相机进行标定得到相机内参数、相机畸变系数和多组外参数；S3、从所述每组标定图像中获取多个目标点的像素坐标，并根据所述每组标定图像中的条纹图像计算得到所述每组标定图像的多个目标点位置的绝对相位值；S4、根据所述相机内参数、所述相机畸变系数、所述多组外参数和所述每组标定图像的多个目标点的像素坐标进行计算，得到所述每组标定图像的多个目标点位置的深度值；S5、根据所述每组标定图像的多个目标点位置的绝对相位值和深度值对预先构建的相位与深度映射关系多项式函数进行拟合，得到相位与深度映射关系的拟合参数；在所述步骤S5中，基于以下的多项式求取所述相位与深度映射关系的拟合参数：其中，Z
c
(u,v)表示像素点(u,v)坐标对应的深度值，表示像素点(u,v)坐标对应的绝对相位值，N表示多项式的阶数，a
n
(u,v)表示所述相位与深度映射关系的拟合参数。2.根据权利要求1所述的结构光测量系统的标定方法，其特征在于，所述步骤S1包括如下子步骤：S101、在白色底板上覆盖带有黑色圆形靶标的透明标定板，利用所述工业相机拍摄一张标靶图像；S102、取走所述带有黑色圆形靶标的透明标定板，利用所述DLP激光投影机向白色底板投射多组不同频率的条纹序列，并利用所述工业相机拍摄多张不同频率的条纹图像；S103、在所述工业相机拍摄范围内调节白色底板的位置和姿态；S104、多次循环步骤S101至步骤S103直至获取多组不同位姿的标定图像。3.根据权利要求2所述的结构光测量系统的标定方法，其特征在于，所述DLP激光投影机投射的条纹序列为正弦条纹。4.根据权利要求3所述的结构光测量系统的标定方法，其特征在于，步骤S2中采用张正友标定法得到相机内参数、相机畸变系数和多组外参数。5.根据权利要求4所述的结构光测量系统的标定方法，其特征在于，所述步骤S3包括如下子步骤：S301、针对每组标定图像，从所述每组标定图像中的靶标图像和条纹图像中选取多个目标点，并记录所述每组标定图像的多个目标点的...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨建滨，李虹，周印伟，杜先鹏，金传广，
申请(专利权)人：苏州小优智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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