结构光三维测量的投影机镜头畸变误差校正方法技术

本申请公开了一种结构光三维测量的投影机镜头畸变误差校正方法，可解决投影机镜头的畸变校正，校正流程较为复杂，导致校正速度较慢的技术问题。包括：基于相机采集到的投影机投影至被测物体表面的相移条纹图像，获取初始对应性信息，并依据初始对应性信息计算三维点云的投影机图像坐标；基于投影机镜头畸变参数对三维点云的投影机图像坐标进行至少一次畸变校正，获得校正后的对应性信息；根据初始对应性信息和校正后的对应性信息创建投影机镜头畸变误差校正查询表，基于投影机镜头畸变误差校正查询表对投影机镜头进行畸变误差校正。本申请适用于结构光三维测量中对投影机镜头畸变的误差校正。畸变的误差校正。畸变的误差校正。

【技术实现步骤摘要】
结构光三维测量的投影机镜头畸变误差校正方法


[0001]本申请涉及三维扫描领域，尤其涉及到一种结构光三维测量的投影机镜头畸变误差校正方法。

技术介绍

[0002]结构光三维扫描技术广泛应用于工业检测、文物仿形、医学整形与逆向工程等领域。一个基本的结构光三维扫描系统由一个投影机与一个相机组成，其工作原理是系统通过投影机投影单幅或多幅预编码图案至被测物体表面，相机采集被物体表面调制后的编码图案，并传输至上位机进行解码获得对应性信息，然后根据光学三角测量原理结合系统标定参数获取三维点云信息。将对应性信息转化为三维点云信息这一过程，常被称为三角计算。
[0003]通常情况下，三角计算在PC端进行，但这一过程比较耗时，少则十几秒，多则数分钟，难以满足快速计算的需求。因此，在工业应用中，常采用FPGA作为数据处理器进行三角计算以实现快速计算。然而，在实现计算过程中，相机镜头与投影机镜头的畸变校正是关键步骤，尤其是投影机镜头的畸变校正，目前的校正流程较为复杂，导致校正速度较慢。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本申请提供了一种结构光三维测量的投影机镜头畸变误差校正方法，可解决投影机镜头的畸变校正，校正流程较为复杂，导致校正速度较慢的技术问题。
[0005]根据本申请的一个方面，提供了一种结构光三维测量的投影机镜头畸变误差校正方法，该方法包括：
[0006]基于相机采集到的投影机投影至被测物体表面的相移条纹图像，获取初始对应性信息，并依据所述初始对应性信息计算三维点云的投影机图像坐标；r/>[0007]基于投影机镜头畸变参数对所述三维点云的投影机图像坐标进行至少一次畸变校正，获得校正后的对应性信息；
[0008]根据所述初始对应性信息和所述校正后的对应性信息创建投影机镜头畸变误差校正查询表，基于所述投影机镜头畸变误差校正查询表对所述投影机镜头进行畸变误差校正。
[0009]根据本申请的另一个方面，提供了一种结构光三维测量的投影机镜头畸变误差校正装置，该装置包括：
[0010]计算模块，用于基于相机采集到的投影机投影至被测物体表面的相移条纹图像，获取初始对应性信息，并依据所述初始对应性信息计算三维点云的投影机图像坐标；
[0011]校正模块，用于基于投影机镜头畸变参数对所述三维点云的投影机图像坐标进行至少一次畸变校正，获得校正后的对应性信息；
[0012]创建模块，用于根据所述初始对应性信息和所述校正后的对应性信息创建投影机镜头畸变误差校正查询表，基于所述投影机镜头畸变误差校正查询表对所述投影机镜头进
行畸变误差校正。
[0013]根据本申请又一个方面，提供了一种三维扫描仪的投影机镜头畸变误差校正方法，包括：
[0014]使用投影机镜头畸变误差校正查询表校正三维扫描仪的投影机镜头畸变误差，其中，所述投影机镜头畸变误差校正查询表的创建包括：
[0015]基于相机采集到的投影机投影至被测物体表面的相移条纹图像，获取初始对应性信息，并依据所述初始对应性信息计算三维点云的投影机图像坐标；
[0016]基于投影机镜头畸变参数对所述三维点云的投影机图像坐标进行至少一次畸变校正，获得校正后的对应性信息；
[0017]根据所述初始对应性信息和所述校正后的对应性信息创建投影机镜头畸变误差校正查询表。
[0018]根据本申请又一个方面，提供了一种存储介质，其上存储有计算机程序，程序被处理器执行时实现上述结构光三维测量的投影机镜头畸变误差校正方法。
[0019]根据本申请再一个方面，提供了一种游戏账号的控制设备，包括存储介质、处理器及存储在存储介质上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行程序时实现上述结构光三维测量的投影机镜头畸变误差校正方法。
[0020]借由上述技术方案，本申请提供的一种结构光三维测量的投影机镜头畸变误差校正方法，可首先基于相机采集到的投影机投影至被测物体表面的相移条纹图像，获取初始对应性信息，并依据初始对应性信息计算三维点云的投影机图像坐标；之后基于投影机镜头畸变参数对三维点云的投影机图像坐标进行至少一次畸变校正，获得校正后的对应性信息；最终根据初始对应性信息和校正后的对应性信息创建投影机镜头畸变误差校正查询表，基于投影机镜头畸变误差校正查询表对投影机镜头进行畸变误差校正。通过本申请中的技术方案，可通过对比投影机镜头畸变校正前与校正后的对应性信息建立查询表，以查表的方式快速实现对对应性信息的校正。与目前投影机镜头畸变校正的方式相比，本申请提出的查询表校正方法能实现对投影机镜头畸变的快速校正，提高校正速率的同时，保证畸变校正的精准度。
[0021]上述说明仅是本申请技术方案的概述，为了能够更清楚了解本申请的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本申请的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本申请的具体实施方式。
附图说明
[0022]此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
[0023]图1示出了本申请实施例提供的一种结构光三维测量的投影机镜头畸变误差校正方法的流程示意图；
[0024]图2示出了本申请实施例提供的另一种结构光三维测量的投影机镜头畸变误差校正方法的流程示意图；
[0025]图3示出了本申请实施例提供的一种结构光三维测量的投影机镜头畸变误差校正装置的结构示意图；
[0026]图4示出了本申请实施例提供的另一种结构光三维测量的投影机镜头畸变误差校正装置的结构示意图。
具体实施方式
[0027]下文中将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0028]为了解决投影机镜头的畸变校正，校正流程较为复杂，导致校正速度较慢的技术问题，本申请提供了一种结构光三维测量的投影机镜头畸变误差校正方法，如图1所示，该方法包括：
[0029]101、基于相机采集到的投影机投影至被测物体表面的相移条纹图像，获取初始对应性信息，并依据初始对应性信息计算三维点云的投影机图像坐标。
[0030]其中，相移条纹图像为竖条纹图像或横条纹图像，相应的，当相移条纹图像为竖条纹图像时，初始对应性信息为相机对应投影机之间的第一位置关系，即相机拍到投影机投影的图像，对应在投影机所投条纹图像的列数，表示未经过畸变误差校正的投影机图像列坐标信息；当相移条纹图像为横条纹图像时，初始对应性信息为相机对应投影机之间的第一位置关系，即相机拍到投影机投影的图像，对应在投影机所投条纹图像的行数，表示未经过畸变误差校正的投影机图像行坐标信息。
[0031]鉴于在对投影机镜头畸变校正时，对于条纹图像，获取的对应性信息不是整数形式，导致校正流程复杂，校正速度较慢。在本实施例步骤中，可首先采用白色平面板作为标准物，通过计算机编程产生正弦条纹，利用投影机本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种结构光三维测量的投影机镜头畸变误差校正方法，其特征在于，包括：基于相机采集到的投影机投影至被测物体表面的相移条纹图像，获取初始对应性信息，并依据所述初始对应性信息计算三维点云的投影机图像坐标；基于投影机镜头畸变参数对所述三维点云的投影机图像坐标进行至少一次畸变校正，获得校正后的对应性信息；根据所述初始对应性信息和所述校正后的对应性信息创建投影机镜头畸变误差校正查询表，基于所述投影机镜头畸变误差校正查询表对所述投影机镜头进行畸变误差校正。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于相机采集到的投影机投影至被测物体表面的相移条纹图像，获取初始对应性信息，包括：利用相机采集投影机投影至被测物体表面，且经调制后的编码图像；通过解码所述编码图像，获取所述初始对应性信息；所述依据所述初始对应性信息计算三维点云的投影机图像坐标，包括：获取相机图像坐标，并对所述相机图像坐标进行畸变校正，得到第一理想坐标；依据所述第一理想坐标和所述初始对应性信息进行三角计算得到三维点云；将所述三维点云从相机视角转换至投影机视角，并计算所述投影机视角下三维点云的投影机图像坐标。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述对所述相机图像坐标进行畸变校正，得到第一理想坐标，包括：将所述相机图像坐标代入第一预设公式，对所述相机图像坐标进行畸变校正，得到第一理想坐标；所述第一预设公式的公式特征描述为：其中，其中，为第一理想坐标，为未经畸变校正处理的相机图像坐标，为中间变量，k
c1
，k
c2
，k
c3
，k
c4
，k
c5
为相机的镜头畸变参数，u
c
为在列方向的相机图像坐标，为标定获取的相机在列方向的主点坐标，v
c
为在行方向的相机图像坐标，为标定获得的相机在行方向的主点坐标，为标定获取的相机在列方向的焦距，为标定获取的相机在行方向的焦距；所述依据所述第一理想坐标和所述初始对应性信息进行三角计算得到三维点云，包括：将所述第一理想坐标和所述初始对应性信息代入第二预设公式，三角计算得到三维点云；所述第二预设公式的公式特征描述为：
其中，X、Y、Z分别为一个坐标点所在的空间位置以X、Y、Z三个方向的值表示，t1、t3分别为三行一列平移矩阵T中的第一行矩阵元素值和第三行矩阵元素值；r
11
、r
12
、r
13
、r
31
、r
32
、r
33
分别为三行三列旋转矩阵R中的第一行第一列矩阵元素值、第一行第二列矩阵元素值、第一行第三列矩阵元素值、第三行第一列矩阵元素值、第三行第二列矩阵元素值、第三行第三列矩阵元素值。4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述将所述三维点云从相机视角转换至投影机视角，并计算所述投影机视角下三维点云的投影机图像坐标，包括：获取相机与投影机之间的旋转矩阵和平移矩阵；基于所述旋转矩阵和所述平移矩阵，并利用预设转换公式将所述三维点云从相机视角转换至投影机视角，得到所述投影机视角下三维点云的投影机图像坐标。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于投影机镜头畸变参数对三维点云的投影机图像坐标进行至少一次畸变校正，获得校正后的对应性信息，包括：根...

【专利技术属性】
技术研发人员：ꢀ七四专利代理机构，
申请(专利权)人：深圳市纵维立方科技有限公司，
类型：发明
国别省市：