【技术实现步骤摘要】
本申请涉及三维重建测量，尤其涉及一种标定投影仪与双目相机相对位置的方法。
技术介绍
1、目前，相机标定已经具有了非常成熟的方法，且操作简单，精度高，速度快。但是对于投影仪标定来说，无法像标定相机那样，能够直接找到世界坐标和像素坐标之间的对应关系，因此投影仪标定的难度更高、操作更为复杂。现有对投影仪标定的方法主要有投射标定图案法、相位标定法和八参数标定法等。但这些投影仪标定技术，存在世界坐标维度缺失、标定精度不能满足要求，以及计算复杂等缺点。
2、在工业领域，三维重建测量技术和结构光测量技术被广泛应用。三维重建测量能够创建出更精确的工件模型；结构光测量技术具有非接触、精度高、速度快等优点。
3、因此，如何利用三维重建测量技术和结构光测量技术，以解决上述投影仪标定中相关技术方案中存在的一个或者多个问题，成为亟待解决的问题。
4、需要说明的是，在上述
技术介绍
部分公开的信息仅用于加强对本申请的背景的理解，因此可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。
技术实现思路
1、本申请实施例提供一种标定投影仪与双目相机相对位置的方法，以提高投影仪的标定精度。该方法包括以下步骤：
2、构建结构光三维测量系统的系统模型，所述系统模型包括投影仪和双目相机，所述投影仪投射的图像全部在所述双目相机的视场内，所述双目相机包括左相机、右相机和标定板，将所述左相机作为参考建立左相机坐标系；
3、构建世界坐标系，并使所述世界坐标系与所述左相机坐
4、利用所述世界坐标系中x轴的绝对相位和y轴的绝对相位，得到所述投影仪中对应的像素点坐标，并利用针孔模型，标定出所述投影仪与所述双目相机的相对位置。
5、本申请的一示例性实施例中，所述双目相机为已标定好的双目相机。
6、本申请的一示例性实施例中，所述构建世界坐标系，并使所述世界坐标系与所述左相机坐标系重合的步骤包括：
7、重复利用所述投影仪向所述标定板所在平面进行投射并拍摄，得到相对应的所述x轴的绝对相位和所述y轴的绝对相位；
8、利用所述x轴的绝对相位和所述y轴的绝对相位，使所述左相机和所述右相机的所有像素点一一匹配对应，重建三维坐标平面，获得三维坐标信息，并经过滤波处理，得到所述世界坐标系，并使所述世界坐标系与所述左相机坐标系重合。
9、本申请的一示例性实施例中，所述重复利用所述投影仪向所述标定板所在平面进行投射并拍摄，得到相对应的所述x轴的绝对相位和所述y轴的绝对相位的步骤包括：
10、重复利用所述投影仪向所述标定板所在平面投射横向多步相移正弦条纹和纵向多步相移正弦条纹，并在每次投射后进行拍摄；
11、根据所述标定板所在平面不同位置上的所述横向多步相移正弦条纹和所述纵向多步相移正弦条纹，得到相对应的x轴的包裹相位和y轴的包裹相位；
12、对所述x轴的包裹相位和所述y轴的包裹相位进行去噪处理和相位解包裹处理，得到相对应的所述x轴的绝对相位和所述y轴的绝对相位。
13、本申请的一示例性实施例中，所述利用所述x轴的绝对相位和所述y轴的绝对相位，使所述左相机和所述右相机的所有像素点一一匹配对应，重建三维坐标平面，获得三维坐标信息，并经过滤波处理，得到所述世界坐标系，并使所述世界坐标系与所述左相机坐标系重合的步骤包括：
14、利用所述x轴的绝对相位和所述y轴的绝对相位，添加一致性约束，使所述左相机和所述右相机的所有像素点一一匹配对应；
15、计算所述左相机和所述右相机中所有对应像素点的横坐标之间的差值；
16、利用所有所述差值，重建出所述三维坐标平面，获得所述三维坐标信息；
17、对所述三维坐标信息进行滤波处理，得到所述世界坐标系，并使所述世界坐标系与所述左相机坐标系重合；
18、其中，所述一致性约束至少包括唯一性约束、极线约束和视差范围约束。
19、本申请的一示例性实施例中，所述利用所述世界坐标系中x轴的绝对相位和y轴的绝对相位，得到所述投影仪中对应的像素点坐标，并利用针孔模型，标定出所述投影仪与所述双目相机的相对位置的步骤包括：
20、利用所述差值法，根据所述世界坐标系的所述x轴的绝对相位和所述y轴的绝对相位，得到所述投影仪中对应的像素点坐标；
21、利用标定所述双目相机时的所述针孔模型进行所述投影仪的标定，得到所述双目相机的初始内参矩阵和初始外参矩阵；
22、再利用张氏标定法求解所述双目相机的初始畸变系数；
23、通过非线性优化算法，对所述初始内参矩阵、所述初始外参矩阵和所述初始畸变系数进行优化，得到最终内参矩阵、最终外参矩阵和最终畸变系数，标定出所述投影仪与所述双目相机的相对位置。
24、本申请的一示例性实施例中，所述针孔模型的表达式为：
25、
26、其中，表示，表示投影仪中的像素点坐标，f表示焦距，dx表示像素点在x轴方向所在平面的物理尺寸，dy表示像素点在y轴方向所在平面的物理尺寸，表示世界坐标系，1表示世界坐标系中齐次坐标的表达方式，r33表示第三行第三列的旋转矩阵，tx表示x轴的平移向量，ty表示y轴的平移向量，tz表示z轴的平移向量，k表示初始内参矩阵，t表示初始外参矩阵，pw表示齐次坐标。
27、本申请的一示例性实施例中，所述最终外参矩阵包括旋转矩阵和平移矩阵，所述旋转矩阵和所述平移矩阵就是所述投影仪和所述双目相机之间的相对位置关系。
28、本申请的一示例性实施例中，优化所述初始内参矩阵、所述初始外参矩阵和所述初始畸变系数的表达式为：
29、
30、其中，ui表示投影仪的像素点坐标，u'i表示通过初始内参矩阵、初始外参矩阵和初始畸变系数计算得到的投影仪的像素点坐标，k表示初始内参矩阵，r表示旋转矩阵，t表示平移矩阵，k1表示第一畸变系数，k2表示第二畸变系数，|| ||表示二范数，n表示n个像素点。
31、本申请的一示例性实施例中，所述横向多步相移正弦条纹和所述纵向多步相移正弦条纹均至少为2步相移正弦条纹。
32、本申请提供的技术方案可以包括以下有益效果：
33、本申请提出一种标定投影仪与双目相机相对位置的方法。该方法通过构建结构光三维测量系统的系统模型和世界坐标系，使世界坐标系与左相机坐标系重合，并利用世界坐标系的x轴的绝对相位和y轴的绝对相位，确定投影仪中对应的像素点坐标，标定出投影仪和双目相机的相对位置。本申请能够提高投影仪的标定精度，简化计算过程。
34、应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请。
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1.一种标定投影仪与双目相机相对位置的方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述标定投影仪与双目相机相对位置的方法，其特征在于，所述双目相机为已标定好的双目相机。
3.根据权利要求2所述标定投影仪与双目相机相对位置的方法，其特征在于，所述构建世界坐标系，并使所述世界坐标系与所述左相机坐标系重合的步骤包括：
4.根据权利要求3所述标定投影仪与双目相机相对位置的方法，其特征在于，所述重复利用所述投影仪向所述标定板所在平面进行投射并拍摄，得到相对应的所述X轴的绝对相位和所述Y轴的绝对相位的步骤包括：
5.根据权利要求4所述标定投影仪与双目相机相对位置的方法，其特征在于，所述利用所述X轴的绝对相位和所述Y轴的绝对相位，使所述左相机和所述右相机的所有像素点一一匹配对应，重建三维坐标平面，获得三维坐标信息，并经过滤波处理，得到所述世界坐标系，并使所述世界坐标系与所述左相机坐标系重合的步骤包括：
6.根据权利要求5所述标定投影仪与双目相机相对位置的方法，其特征在于，所述利用所述世界坐标系中X轴的绝对相位和Y轴的绝对相位，
7.根据权利要求6所述标定投影仪与双目相机相对位置的方法，其特征在于，所述针孔模型的表达式为：
8.根据权利要求7所述标定投影仪与双目相机相对位置的方法，其特征在于，所述最终外参矩阵包括旋转矩阵和平移矩阵，所述旋转矩阵和所述平移矩阵就是所述投影仪和所述双目相机之间的相对位置关系。
9.根据权利要求8所述标定投影仪与双目相机相对位置的方法，其特征在于，优化所述初始内参矩阵、所述初始外参矩阵和所述初始畸变系数的表达式为：
10.根据权利要求4所述标定投影仪与双目相机相对位置的方法，其特征在于，所述横向多步相移正弦条纹和所述纵向多步相移正弦条纹均至少为2步相移正弦条纹。
...【技术特征摘要】
1.一种标定投影仪与双目相机相对位置的方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述标定投影仪与双目相机相对位置的方法，其特征在于，所述双目相机为已标定好的双目相机。
3.根据权利要求2所述标定投影仪与双目相机相对位置的方法，其特征在于，所述构建世界坐标系，并使所述世界坐标系与所述左相机坐标系重合的步骤包括：
4.根据权利要求3所述标定投影仪与双目相机相对位置的方法，其特征在于，所述重复利用所述投影仪向所述标定板所在平面进行投射并拍摄，得到相对应的所述x轴的绝对相位和所述y轴的绝对相位的步骤包括：
5.根据权利要求4所述标定投影仪与双目相机相对位置的方法，其特征在于，所述利用所述x轴的绝对相位和所述y轴的绝对相位，使所述左相机和所述右相机的所有像素点一一匹配对应，重建三维坐标平面，获得三维坐标信息，并经过滤波处理，得到所述世界坐标系，并使所述世界坐标系与所述左相机坐标系重合的步骤包括：
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